CN106684834B - 一种配电网自适应电流保护系统及方法 - Google Patents

一种配电网自适应电流保护系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106684834B
CN106684834B CN201510761129.9A CN201510761129A CN106684834B CN 106684834 B CN106684834 B CN 106684834B CN 201510761129 A CN201510761129 A CN 201510761129A CN 106684834 B CN106684834 B CN 106684834B
Authority
CN
China
Prior art keywords
protection
current
fault
equivalent
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510761129.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106684834A (zh
Inventor
盛万兴
孟晓丽
宋晓辉
李建芳
马静
黄天意
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Jinan Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Jinan Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, Jinan Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201510761129.9A priority Critical patent/CN106684834B/zh
Publication of CN106684834A publication Critical patent/CN106684834A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106684834B publication Critical patent/CN106684834B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Abstract

本发明提供一种配电网自适应电流保护系统及方法,系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块;方法判断当前配电网的故障类型;计算对称短路故障下及不对称短路故障下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;比较保护整定值与电流测量值并对配电网保护。本发明提出的系统及方法利用测量电气量建立等值模型,避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸,即使在两相短路不利情况下,主保护范围仍能达到本线路的70%以上;在对称故障和不对称故障下均能可靠动作;确保有效且可靠切除配电网故障。

Description

一种配电网自适应电流保护系统及方法
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域,具体涉及一种配电网自适应电流保护系统及方法。
背景技术
传统三段式过电流保护作为配电网保护的典型配置,其保护性能对配电网的安全可靠运行至关重要。在智能配电网的发展背景下,分布式电源(Distributed generation-DG)的接入使得配电网单电源辐射型结构向双端电源环形结构发展,原有的无方向电流保护已经难以保证选择性。由于电流速断保护无法保护线路全长,运行方式的变化、故障类型和位置都会对电流速断保护的正确动作造成影响。分布式电源接入配电网后改变线路潮流及短路水平,使过电流保护的整定计算更为复杂,具体影响如下:
分布式电源的接入会影响配电网故障电流的分布,根据外汲和助增原理,线路故障时DG节点上游的短路电流将会减小,DG节点下游的短路电流会增大。在不同故障位置和不同DG运行方式下分布式电源对短路电流的影响不同。由于光伏和风力等分布式电源的随机性和间歇性较大,根据某个运行方式计算的整定值可能不能适应故障电流的变化,从而出现误动和拒动现象。除此之外,DG故障电流经过升压变压器后电流值变得很小,且部分分布式电源由于自身过流保护装置并不能持续提供短路电流,难以根据分布式电源故障电流做出判断。因此,研究在线整定的,可以适应分布式电源接入和不同运行方式变化的电流保护势在必行。
发明内容
有鉴于此,本发明提供的一种配电网自适应电流保护系统及方法,该系统及方法利用测量电气量建立等值模型,避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸,即使在两相短路的不利情况下,主保护的保护范围能达到本线路的70%以上。不受故障类型的影响,在对称故障和不对称故障下均能可靠动作;确保有效且可靠切除配电网故障。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种配电网自适应电流保护系统,所述系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块;
所述故障数据采集模块分别连接至所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块;
所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块均连接至所述故障识别模块。
优选的,所述故障数据采集模块包括采集单元和测量发送单元;所述采集单元连接至所述测量发送单元;
所述采集单元用于采集所述配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型;
所述测量发送单元将所述测量电压、测量电流以及故障类型均发送至所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块。
优选的,所述对称短路保护整定模块包括对称计算单元及对称发送单元,且所述对称计算单元连接至所述对称发送单元;
所述对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流,计算得到对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值;
所述对称发送单元将所述对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值发送至所述故障识别模块。
优选的,所述不对称短路保护整定模块包括不对称计算单元及不对称发送单元,且所述不对称计算单元连接至所述不对称发送单元;
所述不对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流,计算得到不对称短路下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;
所述不对称发送单元将所述不对称短路下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值发送至所述故障识别模块。
优选的,所述故障识别模块包括判断单元和命令单元,且所述判断单元连接至所述命令单元;
所述判断单元根据保护整定值与电流测量值进行对比判别故障是否发生在保护范围内,并将判断结果发送至所述命令单元
所述命令单元根据所述判断结果下发切除故障的命令。
一种配电网自适应电流保护方法,所述方法包括如下步骤:
步骤1.采集所述配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型;
步骤2.判断当前所述配电网的故障类型;
若所述故障类型为对称短路故障,则进入步骤3;
若所述故障类型为不对称短路故障,则进入步骤4;
步骤3.根据相量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算,得到所述对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值,进入步骤5;
步骤4.根据对称分量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算,得到不对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;
步骤5.比较保护整定值与电流测量值,并根据比较结果对所述配电网进行保护操作。
优选的,所述步骤3包括:
3-1.根据所述保护安装处测量电压及测量电流,采用相量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算,得到对称短路故障下的电流速断保护整定值
式(1)中,Krel为可靠系数,一般取1.2;Z'DG为保护背侧系统等效等值阻抗;为等效等值电势;ZL为被保护线路的阻抗;
3-2.计算等效等值电势Z’DG
式(2)中,为保护安装处电压、电流故障分量;为故障后保护测量电压、电流;为故障前线路电压、电流;
3-3.计算等效等值电势
3-4.根据等效等值电势Z’DG及等效等值电势计算得到对称短路故障下的限时电流速断保护整定值
式(4)中,Kk为电流保护Ⅱ段等效系数。
优选的,所述步骤4包括:
4-1.根据所述保护安装处测量电压及测量电流,采用对称分量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算,得到不对称短路故障下动态的电流速断保护整定值IZDZ,I
式中:Kd为不对称短路系数,等于Z1DG为保护背侧等值正序阻抗;为保护背侧等值电势;
4-2.计算保护背侧等值正序阻抗Z1DG
式中:分别为电压、电流故障分量正序分量;
4-3.计算保护背侧等值电势
式中:分别为BC相发生故障的相间测量电压和相间测量电流;
4-4.计算不对称短路故障下的限时电流速断保护整定值IZDZ,Ⅱ
优选的,所述4-3中的所述相间电压相间电流故障分量的正序分量的计算方法包括:
式中:分别为BC相故障下B、C相电压故障分量;分别为B、C相电流故障分量;分别为故障后保护安装处ABC三相测量电压;分别为ABC三相测量电流;
则相间电压相间电流故障分量正序分量为:
优选的,所述步骤5包括:
比较保护整定值IZDZ,I与电流测量值Im
若Im≥IZDZ,Ⅰ且电流方向为正时,则立刻进行电流速断保护操作;
若Im≥IZDZ,Ⅱ且电流方向为正时,则在延时0.5s后进行限时电流速断保护操作。
从上述的技术方案可以看出,本发明提供了一种配电网自适应电流保护系统及方法,系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块;方法判断当前配电网的故障类型;计算对称短路故障下及不对称短路故障下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;比较保护整定值与电流测量值并对配电网保护。本发明提出的系统及方法利用测量电气量建立等值模型,避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸,即使在两相短路不利情况下,主保护范围仍能达到本线路的70%以上;在对称故障和不对称故障下均能可靠动作;确保有效且可靠切除配电网故障。
与最接近的现有技术比,本发明提供的技术方案具有以下优异效果:
1、本发明所提供的技术方案中,系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块;利用测量电气量建立等值模型,避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸,即使在两相短路不利情况下,主保护范围仍能达到本线路的70%以上;在对称故障和不对称故障下均能可靠动作;确保有效且可靠切除配电网故障。
2、本发明所提供的技术方案,方法通过判断当前配电网的故障类型;计算对称短路故障下及不对称短路故障下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;比较保护整定值与电流测量值并对配电网保护;本发明的方法利用测量电气量建立等值模型,避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸,即使在两相短路的不利情况下,主保护的保护范围能达到本线路的70%以上。不受故障类型的影响,在对称故障和不对称故障下均能可靠动作。
3、本发明提供的技术方案,应用广泛,具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的一种配电网自适应电流保护系统的结构示意图;
图2是本发明的一种配电网自适应电流保护方法的流程示意图;
图3是本发明的方法中步骤3的流程示意图;
图4是本发明的方法中步骤4的流程示意图;
图5是本发明的具体应用例的接有DG的简单配电网系统中的K点发生短路时的故障状态电路图;
图6是本发明的具体应用例的接有DG的简单配电网系统中的相应故障状态下的戴维南等值电路图;
图7是本发明的具体应用例的接有DG配电系统的三相短路故障的正常运行状态分析图;
图8是本发明的具体应用例的接有DG配电系统的三相短路故障的故障附加状态分析图;
图9是本发明的具体应用例的配电网三相短路故障附加状态的等值电路图;
图10是本发明的具体应用例的配电网两相短路时的故障分析图中的故障附加状态图;
图11是本发明的具体应用例的配电网两相短路时的故障分析图中的正序故障分量网络;
图12是本发明的具体应用例的配电网两相短路时的故障分析图中的负序分量网络;
图13是本发明的具体应用例的10kV配电系统图;
图14是本发明的具体应用例的保护4在不同故障位置发生三相短路时的仿真结果示意图;
图15是本发明的具体应用例的保护4在线路中点处发生三相短路时的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明提供一种配电网自适应电流保护系统,系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块;
故障数据采集模块分别连接至对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块;
对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块均连接至故障识别模块。
其中,故障数据采集模块包括采集单元和测量发送单元;采集单元连接至测量发送单元;
采集单元用于采集配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型;
测量发送单元将测量电压、测量电流以及故障类型均发送至对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块。
其中,对称短路保护整定模块包括对称计算单元及对称发送单元,且对称计算单元连接至对称发送单元;
对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流,计算得到对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值;
对称发送单元将对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值发送至故障识别模块。
其中,不对称短路保护整定模块包括不对称计算单元及不对称发送单元,且对称计算单元连接至不对称发送单元;
对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流,计算得到不对称短路下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;
不对称发送单元将不对称短路下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值发送至故障识别模块。
其中,故障识别模块包括判断单元和命令单元,且判断单元连接至命令单元;
判断单元根据保护整定值与电流测量值进行对比判别故障是否发生在保护范围内,并将判断结果发送至命令单元
命令单元根据判断结果下发切除故障的命令。
如图2所示,一种配电网自适应电流保护方法,包括如下步骤:
步骤1.采集配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型;
步骤2.判断当前配电网的故障类型;
若故障类型为对称短路故障,则进入步骤3;
若故障类型为不对称短路故障,则进入步骤4;
步骤3.根据相量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算,得到对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值,进入步骤5;
步骤4.根据对称分量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算,得到不对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;
步骤5.比较保护整定值与电流测量值,并根据比较结果对配电网进行保护操作。
如图3所示,步骤3包括:
3-1.根据保护安装处测量电压及测量电流,采用相量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算,得到对称短路故障下的电流速断保护整定值
式(1)中,Krel为可靠系数,一般取1.2;Z'DG为保护背侧系统等效等值阻抗;为等效等值电势;ZL为被保护线路的阻抗;
3-2.计算等效等值电势Z’DG
式(2)中,为保护安装处电压、电流故障分量;为故障后保护测量电压、电流;为故障前线路电压、电流;
3-3.计算等效等值电势
3-4.根据等效等值电势Z’DG及等效等值电势计算得到对称短路故障下的限时电流速断保护整定值
式(4)中,Kk为电流保护Ⅱ段等效系数。
如图4所示,步骤4包括:
4-1.根据保护安装处测量电压及测量电流,采用对称分量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算,得到对称短路下电流速断保护整定值IZDZ,I
式中:Kd为不对称短路系数,等于Z1DG为保护背侧等值正序阻抗;为保护背侧等值电势;
4-2.计算保护背侧等值正序阻抗Z1DG
式中:分别为电压、电流故障分量正序分量;
4-3.计算保护背侧等值电势
式中:分别为BC相发生故障的相间测量电压和相间测量电流;
4-4.计算不对称短路故障下的限时电流速断保护整定值IZDZ,Ⅱ
其中,4-3中的相间电压相间电流故障分量的正序分量的计算方法包括:
式中:分别为BC相故障下B、C相电压故障分量;分别为B、C相电流故障分量;分别为故障后保护安装处ABC三相测量电压;分别为ABC三相测量电流;
则相间电压相间电流故障分量正序分量为:
其中,步骤5包括:
比较保护整定值IZDZ,I与电流测量值Im
若Im≥IZDZ,Ⅰ且电流方向为正时,则立刻进行电流速断保护操作;
若Im≥IZDZ,Ⅱ且电流方向为正时,则在延时0.5s后进行限时电流速断保护操作。
本发明提供一种逆变器防孤岛保护性能的检测方法及系统的综合应用的具体应用例,具体如下:
图1为一种配电网自适应电流保护系统结构图。首先介绍自适应电流保护原理,图5所示为一个在母线B处接有DG的简单配电系统故障图,其中,和Zs为系统侧的等值电势和阻抗,为保护2背侧DG故障注入电流。为了简化分析,针对故障前后逆变型DG输出电流的不同,可以根据电路中的替代定理用电流源来代替不同状态下的DG,其中电流源的值即为相应该状态下DG输出电流的大小。因此,当线路AB的K点发生故障时,可以用一个值为的电流源来代替。经此处理之后,可以利用戴维南定理进一步将图5所示这一故障状态下保护2背侧的电路等值为电势源和阻抗的串联,如图6,其中分别为故障后保护2背侧分布式电源等值电势和等值阻抗。如果维持DG的出力设定值不变,当故障发生的位置越靠近DG时,DG输出的电流就越大,相应该状态下的戴维南等值电势也越大;如果改变DG的出力情况,则对于同一故障点位置,DG出力越大,其输出的电流也越大,相应的等值电势也越大。因此,DG等值的电势源在不同的故障状态下是可变的,即保护背侧含DG时随着故障位置和DG容量的改变其等值电势会发生相应改变,这是含逆变型DG配电网区别于传统配电网的一个重要特点。
将图6的故障状态分解为正常运行状态和故障附加状态的叠加,如图7和8所示。其中,为故障前K点的电压;为故障前DG输出的电流。由于故障后DG的输出电流发生了变化,所以在图8所示的故障附加状态中DG处出现了值为的电流源,其中即为故障后DG输出电流的增加量。由于图8与图5所示的两个电路中保护2背侧的电路结构都一样,仅电流源的值不同,所以经戴维南等值之后它们的等值阻抗相同,其值即为保护2背侧的实际等值阻抗。
根据传统没有考虑DG接入情况下的方法可以由故障附加状态计算得到背侧等值阻抗:
式中:
——保护2背侧DG电压、电流故障分量。
而实际等值阻抗为这表明计算得到的阻抗并不是实际阻抗。
当K点发生三相短路时,由于无法消除的影响,因此也就无法得到实际的等值阻抗。针对三相短路时的固有特点,对该故障情况下的自适应电流速断保护进行研究。首先,采用相量故障分量法计算等值阻抗即并通过来求得相应的等值电势,这里的Z'DG均为根据当前故障情况下的信息得到的计算量,其值均会随着故障点位置以及DG出力情况的变化而变化。
对于三相短路保护安装处有Zd为故障点与保护之间的阻抗值。因此,按照已有自适应整定表达式形式并用当前故障状态下测量电压及测量电流对保护2电流速断保护进行整定,如下式所示:
式中:
——保护整定值,
Krel——可靠系数,一般为1.2,
Z'DG——保护背侧DG等效等值阻抗和等效等值电势,
ZL为——被保护线路的阻抗。
电流速断保护动作判据为:Im≥IZDZ,Ⅰ且电流方向为正时,保护动作。
令Im=IZDZ,Ⅰ,可以得到相应的保护范围
设故障点K位于αZL处,当α<β时,有:
即当保护范围内发生故障时,保护将正确动作。
当α>β时,有:
即当保护范围外发生故障时,保护将可靠不动作。
因此,虽然Z'DG并不是实际的等值阻抗,其值会随着故障点位置、DG出力情况等的变化而变化,但是按上式进行整定之后,由于保护范围β<1,即小于被保护线路的全长,故保护仍然能够正确动作,不会误动作。
该自适应电流保护整定方法采用保护安装处电压电流测量计算背侧等值电势进而获得保护整定值,随着故障时间延长故障电压电流发生改变,保护整定值随之改变,采用本章提出自适应电流保护整定方法可适应配电网故障发生后系统电压跌落的问题。因此,限时电流速断保护,即过电流保护Ⅱ段,可采用上述电流速断保护的整定方法,整定公式为:
其中,为保护整定值,Krel为可靠系数,一般为1.2,Z'DG分别为保护背侧DG等效等值阻抗和等效等值电势,ZL为被保护线路的阻抗,Kk为电流保护Ⅱ段等效系数,由保护范围和Ⅱ段延伸到下级馈线的范围决定。
限时电流速断保护动作判据为:Im≥IZDZ,Ⅱ且电流方向为正时,延时Δts后保护动作。
当K点发生两相短路故障时,受控制策略影响,逆变型DG输出电流的增加量仍然是一个三相平衡量。此时,可以将ΔIDG看作是对故障后负荷电流的影响,非故障相中流过的电流即为故障后的实际负荷电流,因此可由非故障相电流提取故障分量来求保护背侧的等值阻抗,故障附加状态如图9和10所示。当BC相发生相间短路时,由三相测量电压电流可得保护2安装处BC相故障分量为:
式中:
——故障后保护安装处ABC三相测量电压,
——ABC三相测量电流。
相间保护时,保护2安装处故障分量为:
利用对称分量故障分量法将此故障附加状态进行对称分量分解,可以得到正序故障分量和负序分量网络,分别如图11和12所示。
由图11可以计算出保护2背侧正序等值阻抗因此计算得到的阻抗与实际阻抗是一致的。当然,一般情况下Z1DG=Z2DG,所以也可以由图12中的负序分量求得,即有
在得到实际的等值阻抗以后,对保护2电流速断保护在线整定,如下式所示:
电流保护动作判据为:Im≥IZDZ,且方向为正则保护动作。
式中:分别为故障相相间电压电流。
与已有的自适应速断保护不同的是,由此得到的不再是被保护线路末端发生短路时的等值电势值,而是当前K点发生两相短路故障状态下保护2背侧的等值电势值,它将随着故障点位置以及DG出力情况的变化而变化。
不对称短路下的限时电流速断保护,与对称短路类似,其整定公式为:Ⅱ
式中:
——保护整定值,
Krel——可靠系数,一般为1.2,
Z'DG——保护背侧DG等效等值阻抗和等效等值电势,
ZL——被保护线路的阻抗,
Kk——电流保护Ⅱ段等效系数,由保护范围和Ⅱ段延伸到下级馈线的范围决定,一般取1.25。
限时电流速断保护动作判据为:Im≥IZDZ,Ⅱ且电流方向为正时,延时Δts后保护动作。
图13所示为一10kV中性点不接地配电网,系统基准容量为100MVA,基准电压为10.5kV。线路AB、BC、CD、DE为架空线路,线路参数为x1=0.471Ω/km,r=0.334Ω/km。在每个节点处接入额定容量为6MVA、额定功率因数为0.85的负荷。母线D处接有DFIG(双馈式风力发电机),采用PQ控制方式,出口额定电压为0.69kV,通过升压变压器接入10kV配电网。在系统正常运行时,双馈风机输出频率恒定为50Hz,功率因数为0.8。DFIG在系统故障时,可以实现低电压穿越,在一定时间内不退出运行,并为系统侧提供无功支持。分别研究在不同故障位置和DFIG不同输出功率情况下的三相短路故障,利用DigSilent进行仿真分析,并将仿真得到的结果输入到Matlab进行数据处理。
在t=0.2s时K点发生三相短路,以保护4为例来对自适应电流速断保护进行验证,改变故障点的位置以及DFIG的出力情况,观察仿真结果。
DFIG输出容量恒定为10MVA,改变故障点的位置,保护4的仿真结果如图14和15所示。
随着故障位置的变化保护整定值发生改变,保护范围β随着故障点位置变化其变化范围不大,保护能够正确动作,随着分布式电源输出功率的变化保护整定值发生改变,保护范围β随着DFIG出力情况的变化其变化范围不大,保护能够正确动作。对保护整定值进行当前运行方式和故障方式进行灵敏度校验表明该方案有较高的灵敏性,保护范围达到80%左右。
本发明所提出的配电网继电保护在线整定系统及其方法不受分布式电源接入的影响,解决了分布式电源接入馈线的配电网保护问题。在两相短路的不利情况下,主保护的保护范围仍能达到本线路的80%。与传统电流保护相比,该方法显著增大了主保护和后备保护的保护范围。不受故障类型的影响,在对称故障和不对称故障下均能可靠动作。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种配电网自适应电流保护方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1.采集所述配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型;
步骤2.判断当前所述配电网的故障类型;
若所述故障类型为对称短路故障,则进入步骤3;
若所述故障类型为不对称短路故障,则进入步骤4;
步骤3.根据相量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算,得到所述对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值,进入步骤5;
步骤4.根据对称分量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算,得到不对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值;
步骤5.比较保护整定值与电流测量值,并根据比较结果对所述配电网进行保护操作;
所述步骤3包括:
3-1.根据所述保护安装处测量电压及测量电流,采用相量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算,得到对称短路故障下的电流速断保护整定值
式(1)中,Krel为可靠系数,取1.2;Z'DG为保护背侧系统等效等值阻抗;为等效等值电势;ZL为被保护线路的阻抗;
3-2.计算等效等值阻抗Z’DG
式(2)中,为保护安装处电压、电流故障分量;为故障后保护测量电压、电流;为故障前线路电压、电流;
3-3.计算等效等值电势
3-4.根据等效等值阻抗Z’DG及等效等值电势计算得到对称短路故障下的限时电流速断保护整定值
式(4)中,Kk为电流保护Ⅱ段等效系数。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤4包括:
4-1.根据所述保护安装处测量电压及测量电流,采用对称分量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算,得到不对称短路故障下动态的电流速断保护整定值IZDZ,Ⅰ
式中:Kd为不对称短路系数,等于Z1DG为保护背侧等值正序阻抗;为保护背侧等值电势;
4-2.计算保护背侧等值正序阻抗Z1DG
式中:分别为电压、电流故障分量正序分量;
4-3.计算保护背侧等值电势
式中:分别为BC相发生故障的相间测量电压和相间测量电流;
4-4.计算不对称短路故障下的限时电流速断保护整定值IZDZ,Ⅱ
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述4-3中的所述相间测量电压相间测量电流故障分量的正序分量的计算方法包括:
式中:分别为BC相故障下B、C相电压故障分量;分别为B、C相电流故障分量;分别为故障后保护安装处ABC三相测量电压;分别为ABC三相测量电流;
则相间测量 电压相间测量 电流故障分量正序分量为:
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤5包括:
比较保护整定值IZDZ,Ⅰ与电流测量值Im
若Im≥IZDZ,Ⅰ且电流方向为正时,则立刻进行电流速断保护操作;
若Im≥IZDZ,Ⅱ且电流方向为正时,则在延时0.5s后进行限时电流速断保护操作。
CN201510761129.9A 2015-11-10 2015-11-10 一种配电网自适应电流保护系统及方法 Active CN106684834B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510761129.9A CN106684834B (zh) 2015-11-10 2015-11-10 一种配电网自适应电流保护系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510761129.9A CN106684834B (zh) 2015-11-10 2015-11-10 一种配电网自适应电流保护系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106684834A CN106684834A (zh) 2017-05-17
CN106684834B true CN106684834B (zh) 2019-05-21

Family

ID=58863639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510761129.9A Active CN106684834B (zh) 2015-11-10 2015-11-10 一种配电网自适应电流保护系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106684834B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109462204A (zh) * 2017-09-06 2019-03-12 国家电网公司 一种提高配电线路电流速断保护灵敏性的方法及装置
CN107994552B (zh) * 2017-11-27 2019-08-09 国网北京市电力公司 直流配电线路后备保护方法及系统、存储介质
CN108134377B (zh) * 2017-12-29 2020-06-02 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种基于拓扑信息的配电网自适应电流速断保护整定方法
CN109884476B (zh) * 2019-04-18 2020-12-29 广东电网有限责任公司 一种适用于双馈型电源接入的联络线故障方向判别方法
CN113054633B (zh) * 2019-12-27 2022-09-16 南京理工大学 储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法
CN112255567B (zh) * 2020-10-16 2023-05-09 西安石油大学 一种含光伏电源配电网的短路电流快速确定方法
CN114243758B (zh) * 2021-11-17 2023-10-20 国网浙江省电力有限公司绍兴供电公司 一种基于神经网络模型拟合的过流保护自适应整定方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101562332A (zh) * 2009-05-27 2009-10-21 天津大学 含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护方法
JP5094062B2 (ja) * 2006-07-12 2012-12-12 中国電力株式会社 送配電系統の短絡電流減少システムおよび短絡電流減少方法
CN103730882A (zh) * 2013-12-24 2014-04-16 西安交通大学 一种自适应分散式电源接入的电流保护系统及方法
CN104332941A (zh) * 2014-10-31 2015-02-04 华中电网有限公司 一种阶段式电流保护整定方法及发电机模型

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5094062B2 (ja) * 2006-07-12 2012-12-12 中国電力株式会社 送配電系統の短絡電流減少システムおよび短絡電流減少方法
CN101562332A (zh) * 2009-05-27 2009-10-21 天津大学 含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护方法
CN103730882A (zh) * 2013-12-24 2014-04-16 西安交通大学 一种自适应分散式电源接入的电流保护系统及方法
CN104332941A (zh) * 2014-10-31 2015-02-04 华中电网有限公司 一种阶段式电流保护整定方法及发电机模型

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种合理计算限时电流速断保护动作电流的方法;曹国臣;《电工技术》;19921211;第二节
含分布式电源的配电网保护研究;王翠香;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20120215(第2期);第2.3.1节

Also Published As

Publication number Publication date
CN106684834A (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106684834B (zh) 一种配电网自适应电流保护系统及方法
CN105811382B (zh) 带制动特性的含ibdg配电网正序阻抗差动保护方法
Nayak et al. Wide-area measurement-based backup protection for power network with series compensation
Jena et al. A new wide-area backup protection scheme for series-compensated transmission system
CN108493907B (zh) 一种适配有源配电网的幅值比较式保护方法
CN106786413B (zh) 含分布式光伏电源配电网的电流保护方法
CN103872665B (zh) 一种适用于分布式电源接入的配电网集成保护方法
CN105811383A (zh) 一种新型微电网正序阻抗差动保护方法
CN105375532A (zh) 一种适用于双馈风电场联络线的故障选相方法
CN105762777B (zh) 一种含多t接逆变型分布式电源配电网的纵联保护方法
CN104242274B (zh) 含分布式电源配电网的状态量差动保护方法
CN106340897A (zh) 一种配电网分布式电源准入容量的确定方法
CN104578013B (zh) 一种基于电流频率差的含dfig配电网的方向保护方法
CN107104420A (zh) 适用于统一潮流控制器接入的线路距离ⅰ段保护方法
CN110488154A (zh) 一种用于调度主站端的小电流接地选线方法
CN104730416B (zh) 一种以电流突变量为极化量的输电线路单端测距方法
CN107681644A (zh) 一种直流母线故障的比率制动式电流差动保护方法
CN106026055B (zh) 含逆变型der的点状网络故障特征与低压进线保护方法
CN110504664A (zh) 含分布式电源的配电网自适应限时正序电流速断保护方法
CN104218549A (zh) 含逆变型分布式电源配电网的相间短路保护方法
CN106786419A (zh) 基于站域保护原理的风电场汇集系统继电保护方法
CN110542827A (zh) 一种含逆变型电源的配电网故障方向判别方法及系统
CN105914720A (zh) 一种基于多点状态量信息的含dg配电网保护方法
CN103235198B (zh) 一种同塔双回输电线路的导线相序排列的确定方法
CN105738751A (zh) 一种母线差动保护电流回路断线告警定值的整定计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant