CN107732880A - 一种配电网分布式差动保护系统及方法 - Google Patents

一种配电网分布式差动保护系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网分布式差动保护系统及方法，所述系统包括位于配电网各个区域电网的范围边界上的用于断开故障电流的断路器，每个断路器处均配置有一台保护测控装置，用于对该断路器处的电压电流等时间间隔的进行采样，各个所述保护测控装置之间通过通信装置实现保护数据的共享，且各个所述保护测控装置之间进行电压电流数据的同步处理。本发明通过有线或无线通讯网络将所需模拟量数据向差动保护所有断路器分享，所有保护测控装置同步动作，具有不受配电网潮流方向影响、不受网络拓扑运行状态变化影响等优势，具有较好的选择性、灵活性、可靠性，且动作迅速。

Description

一种配电网分布式差动保护系统及方法
技术领域
本发明涉及配电网差动保护技术，具体的说，是涉及一种配电网分布式差动保护系统及方法。
背景技术
随着光伏电站等分布式电源接入配电网的增多，致使配电网中的功率潮流方向产生不确定性，以往基于电流幅值和方向原理的配电网故障识别和隔离方法越来越不能满足现场运行的要求，有必要引入基于电流或功率的差动保护作为配电网保护配置方案。
但是如果将现有的变电站中的差动保护应用到配电网，还存在着以下技术困难：
1)配电网中的断路器相距较远，通过电缆把电流连接到一个集中的保护装置中具有相当的技术难度；
2)如果采用智能变电站中合并单元分布式同步采样模式，配电网中数量庞大的断路器又难以配置卫星钟对时系统；
3)光纤纵差保护中针对异地两个或三个断路器的主从式采样同步方法，不适合于网络拓扑运行状态有较大不确定性的配电网应用场景。
有鉴于此，有必要提供一种针对配电网的分布式差动保护系统及方法，来解决上述技术问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种配电网分布式差动保护系统及方法，通过有线或无线通讯网络将所需模拟量数据向差动保护所有断路器分享，所有各个保护测控装置之间同时响应，本发明具有不受配电网潮流方向影响、不受网络拓扑运行状态变化影响等优势，具有较好的选择性、灵活性、可靠性以及快速动作能力。
为了实现上述目的，本申请的其中一个技术方案提供了一种配电网分布式差动保护系统，该系统包括位于配电网各个区域电网的范围边界上的用于断开故障电流的断路器，每个断路器处均配置有一台保护测控装置，所述保护测控装置用于对该断路器处的电压、电流等模拟量进行等时间间隔的采样，各个所述保护测控装置之间通过通信装置实现采样数据的共享，且各个所述保护测控装置之间对电压、电流等采样数据进行同步处理。
进一步的，所述分布式差动保护系统还包括远程调度主机，用于接收每个保护测控装置输出的数据，进行相应的报警和显示，同时向每个保护测控装置发送同步数据，所述远程调度主机通过所述通信装置与所述保护测控装置进行的交互。
进一步的，每个所述断路器均配置有用于向保护测控装置提供供电电源、电压电流信号的互感器设备。
进一步的，所述通信装置包括有线及无线通信装置。
本分布式差动保护装置系统内所有保护测控装置之间具有同步的动作行为，在差动保护区内故障时同时动作跳开各自对应断路器，在差动保护区外故障时同时保持本差动保护不动作。
本申请的另一技术方案还提供了一种基于上述配电网分布式差动保护系统的差动保护方法，该方法包括以下步骤：
1)各个保护测控装置分别对其各自对应的断路器的电流、电压等模拟量进行等时间间隔采样；
2)各个所述保护测控装置之间通过通信装置实现采样数据的同步处理、转换；
3)所述保护测控装置实时判别转换后的数据是否满足差动保护判据，并将判别结果发送给区域内的其他保护测控装置，实现数据共享；
4)各个所述保护测控装置判断本装置差动保护数据是否满足差动保护判据，并在达到最小动作实现后，跳开与其对应的断路器。
进一步的，步骤1)中，所述模拟量包括电流、电压数据。
进一步的，步骤2)中，每个所述保护测控装置按照预先统一制定的固定采样点号计算电压电流向量数据。
进一步的，步骤2)中，所述保护测控装置将计算出的电压电流向量数据按照预先统一规定的基准电压为零度进行向量转换。
进一步的，步骤2)中，各个所述保护测控装置之间数据同步的误差在许可范围内。
进一步的，步骤3)中，所述差动保护判据为：以被保护区域内电流矢量和作为动作电流Id，以被保护区域内的电流有效值之和作为动作电流Ir，当Id超过设定的最小门槛值Iset1，且Id与Ir的比值超过设定的比率差动系数k时，认为满足差动保护判据。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过有线或无线通讯网络将所需模拟量数据向差动保护所有断路器分享，且实现了各个保护测控装之间的数据同时流转，实时共享，避免了以往由于各个断路器之间相距较远，需采用电缆把电流连接到一个集中保护装置处的麻烦，也降低了技术难度；
(2)摒弃了原有的断路器之间的主从式采样同步方法，将所有保护测控装置设置为同步的动作行为，在差动保护区内故障时，同时动作跳开对应的断路器，在插孔保护区外故障时，同时保持差动保护不动作，具有不受配电网潮流方向影响、不受网络拓扑运行状态变化影响等优势，具有较好的选择性、灵活性、可靠性和快速动作能力，对网络拓扑运行状态有较大不确定性的配电网应用场景尤其适用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1是本发明实施例公开的配电网分布式差动保护系统结构示意图；
图2是本发明实施例公开的保护测控装置的结构示意图；
其中：1、保护测控装置，2、通信装置，3、远程调度主机，4、模拟量采样模块，5、开关量采集模块，6、开关量输出模块，7、光纤测温模块，8、CPU模块。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下述实施例为本申请的一种典型的实施方式，如图所示，一种配电网分布式差动保护系统，包括位于配电网各个区域电网的范围边界上的用于断开故障电流的断路器，所述配电网各个区域电网的划分原则为：在一个配电网中直接电连接，且中间没有任何高压可开断设备的区域，在该区域边界上与外界连接的每一个点均配置有用于断开故障电流的高压断路器。每个断路器处均配置有一台保护测控装置1，用于对该断路器处的电压电流等时间间隔的进行采样，各个所述保护测控装置之间通过通信装置实现保护数据的共享，且各个所述保护测控装置之间进行电压电流数据的同步处理。
其中，所述保护测控装置1包括模拟量采样模块5、开关量采集模块5、开关量输出模块6、光纤测温模块7和CPU模块8；
所述模拟量采样模块4，用于采集各区域电网节点处的电流和电压数据，将所述电流和电压数据传输至CPU模块；
所述开关量采集模块5，用于采集断路器的分合状态信号，并将分合状态信号传输至CPU模块；
所述光纤测温模块7，用于检测各区域电网节点处的温度信号，并将温度信号传输至CPU模块；
所述开关量输出模块6，用于接收CPU模块发送的控制信号，控制断路器的分合闸操作；
所述CPU模块，用于接收电流、电压、温度和分合状态数据，通过通讯模块与系统内其它保护测控装置中CPU模块和远方调度主机交换数据。
每个所述断路器均配置有用于向保护测控装置提供供电电源、电压电流信号的互感器设备。
所述保护测控装置1与断路器之间通过电缆连接，以实现断路器提供给护测控装置供电电源、电压电流信号、开关量信号的接入，同时实现保护测控装置对断路器的分合闸控制。
所述保护测控装置1还带有备用电池或光伏供电模块，保证在断路器两侧均停电情况下仍忍能够具备一定持续工作能力。
各个所述保护测控装置1之间通过有线或无线的通信装置2进行信息交互。
本分布式差动保护装置系统内所有保护测控装置之间具有同步的动作行为，在差动保护区内故障时同时动作跳开各自对应断路器，在差动保护区外故障时同时保持本差动保护不动作。
采用上述系统的一种配电网分布式差动保护方法，包括以下步骤：
1)各个保护测控装置分别对其各自对应的断路器的电流、电压等模拟量进行等时间间隔采样；
2)各个所述保护测控装置之间通过通信装置实现采样数据的同步处理、转换；
3)所述保护测控装置实时判别转换后的数据是否满足差动保护判据，并将判别结果发送给区域内的其他保护测控装置，实现数据共享；
4)各个所述保护测控装置判断本装置差动保护数据是否满足差动保护判据，并在达到最小动作实现后，跳开与其对应的断路器。
步骤1)中，所述模拟量包括电流、电压数据。
步骤2)中，每个所述保护测控装置按照预先统一制定的固定采样点号计算电压电流向量数据。
步骤2)中，所述保护测控装置将计算出的电压电流向量数据按照预先统一规定的基准电压为零度进行向量转换。
步骤2)中，各个所述保护测控装置之间数据同步的误差在许可范围内。
步骤3)中，所述差动保护判据为：以被保护区域内电流矢量和作为动作电流Id，以被保护区域内的电流有效值之和作为动作电流Ir，当Id超过设定的最小门槛值Iset1，且Id与Ir的比值超过设定的比率差动系数k时，认为满足差动保护判据。
本实施例通过有线或无线通讯网络将所需模拟量数据向差动保护所有断路器分享，且实现了各个保护测控装之间的数据同时流转，实时共享，避免了以往由于各个断路器之间相距较远，需采用电缆把电流连接到一个集中保护装置处的麻烦，也降低了技术难度；
本实施例中的方案，通过摒弃了原有的断路器之间的主从式采样同步方法，将所有保护测控装置设置为同步的动作行为，在差动保护区内故障时，同时动作跳开对应的断路器，在插孔保护区外故障时，同时保持差动保护不动作，具有不受配电网潮流方向影响、不受网络拓扑运行状态变化影响等优势，具有较好的选择性、灵活性、可靠性和快速动作能力，对网络拓扑运行状态有较大不确定性的配电网应用场景尤其适用。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种配电网分布式差动保护系统，其特征在于：包括：位于配电网各个区域电网的范围边界上的用于断开故障电流的断路器，每个断路器处均配置有一台保护测控装置，用于对该断路器处的模拟量进行等时间间隔采样，各个所述保护测控装置之间通过通信装置实现采样数据的共享，且各个所述保护测控装置之间进行采样数据的同步处理。
2.根据权利要求1所述的一种配电网分布式差动保护系统，其特征在于：每个所述断路器均配置有用于向保护测控装置提供供电电源、电压电流信号的互感器设备。
3.根据权利要求1所述的一种配电网分布式差动保护系统，其特征在于：所述通信装置包括有线及无线通信装置。
4.根据权利要求1所述的一种配单网分布式差动保护系统，其特征在于：所述模拟量包括电流、电压数据。
5.采用权利要求1-4中任一项所述系统的一种配电网分布式差动保护方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)每台保护测控装置分别对其各自对应的断路器进行等时间间隔的模拟量采样；
2)每台所述保护测控装置之间通过通信装置实现采样数据的同步处理、转换；
3)所述保护测控装置实时判别转换后的数据是否满足差动保护判据，并将判别结果发送给区域内的其他保护测控装置，实现数据共享；
4)各个所述保护测控装置判断本装置差动保护数据是否满足差动保护判据，并在达到最小动作实现后，跳开与其对应的断路器。
6.根据权利要求5所述的一种配电网分布式差动保护方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述模拟量包括电流、电压数据。
7.根据权利要求5所述的一种配电网分布式差动保护方法，其特征在于：步骤2)中，每个所述保护测控装置按照预先统一制定的固定采样点号计算电压电流向量数据。
8.根据权利要求5所述的一种配电网分布式差动保护方法，其特征在于：步骤2)中，所述保护测控装置将计算出的电压电流向量数据按照预先统一规定的基准电压为零度进行向量转换。
9.根据权利要求5述的一种配电网分布式差动保护方法，其特征在于：步骤2)中，各个所述保护测控装置之间数据同步的误差在许可范围内。
10.根据权利要求5所述的一种配电网分布式差动保护方法，其特征在于：步骤3)中，所述差动保护判据为：以被保护区域内电流矢量和作为动作电流Id，以被保护区域内的电流有效值之和作为动作电流Ir，当Id超过设定的最小门槛值Iset1，且Id与Ir的比值超过设定的比率差动系数k时，认为满足差动保护判据。
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