CN110492452A - 一种直流配电网差动保护方法、系统及间隔单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直流配电网差动保护方法、系统及间隔单元，属电力系统继电保护技术领域。本发明在直流配电网中设置多个间隔单元并实时进行电气量数据采集，使相邻间隔单元之间进行数据交互后，分别进行差动保护判断；当判断结果一致，相邻两间隔单元同时执行分闸操作，在执行分闸操作同时，还将保护计算结果发送给相邻的距故障保护区域更远的间隔单元，接收保护计算结果的间隔单元持续收到该保护计算结果的时间达到设定值后执行分闸操作，并将该保护计算结果按照同样的方法经其自身传递给后续间隔单元，直至故障成功隔离；由此，本申请提出了一种可针对直流配电网的快速、可靠的保护方法，解决了现有保护方法在直流配电网中效果不理想的问题。

Description

一种直流配电网差动保护方法、系统及间隔单元
技术领域
本发明涉及一种直流配电网差动保护方法、系统及间隔单元，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
随着社会进步，可持续能源的利用与发展逐渐被人们重视，光伏发电站与风力发电站等分布式电源接入配电网逐渐增多，配电网结构日趋复杂，运行方式多变，在此情况下，直流配电网因更有利于广泛接纳分布式电源和储能装置，且能够显著提高配电网的传输容量和电能质量而逐渐成为一种更优选择。
而正是由于含有大量的分布式电源和电力电子接口，直流配电网中故障情况更加复杂，保障直流配电网的安全可靠运行便具有十分重要的意义。但现有技术中常用保护方法如交流配电网的相关保护方法在直流配电网中的保护效果并不理想，无法满足直流配电网的保护要求，使直流配电网安全可靠地运行，所以需要寻找一种针对直流配电网的可靠保护方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速、可靠的直流配电网差动保护方法、系统及间隔单元，以解决现有保护方法在直流配电网中保护效果不理想的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种直流配电网差动保护方法，该方法包括以下步骤：
1)在直流配电网中分布式设置多个间隔单元；
2)各间隔单元实时采集电流；
3)每个间隔单元，接收相邻的间隔单元的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息；
每个间隔单元，接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
本发明的有益效果是：
通过在直流配电网线路中设置若干间隔单元，然后使相邻间隔单元两两执行区内差动保护，可一方面减少整体直流配电网保护时的数据传输量以及传输距离，另一方面还可以使切负荷的范围尽可能最小；而进一步的，使间隔单元在执行分闸操作时向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息，并设置每个间隔单元都具有接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息的功能，并根据该信息判断出差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作，可有效地防止差动保护执行过程中因为断路器拒动而造成的保护不成功，提高差动保护可靠性。最终整体上实现了快速、可靠的直流配电网差动保护。
进一步的，为使故障切除中分闸操作的影响最小，间隔单元按照负荷均衡分布原则设置。
进一步的，为使信息传递更加便捷，相邻的间隔单元之间通过无线通讯方式交互信息。
为实现上述目的，本发明还提供了一种直流配电网差动保护系统，该系统包括设置在直流配电网的多个间隔单元，所述间隔单元包括用于采集电流的信息采集单元，用于完成信息交互的通讯单元，用于完成分闸操作的断路器，处理器和存储器，处理器执行存储于存储器的程序以实现如下步骤：
a)各间隔单元实时采集电流；
b)每个间隔单元，接收相邻的间隔单元的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息；
每个间隔单元，接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
本发明的有益效果是：
借由保护系统中相邻间隔单元两两执行区内差动保护，可一方面减少整体直流配电网保护时的数据传输量以及传输距离，另一方面还可以使切负荷的范围尽可能最小；而进一步的，使间隔单元在执行分闸操作时向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息，并设置每个间隔单元都具有接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息的功能，并根据该信息判断出差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作，可有效地防止差动保护执行过程中因为断路器拒动而造成的保护不成功，提高差动保护可靠性。最终整体上实现了快速、可靠的直流配电网差动保护。
进一步的，为使故障切除中分闸操作的影响最小，间隔单元按照负荷均衡分布原则设置。
进一步的，为使信息传递更加便捷，相邻的间隔单元之间通过无线通讯方式交互信息。
为实现上述目的，本发明又提供了一种直流配电网差动保护间隔单元，所述间隔单元包括用于采集电流的信息采集单元，用于完成信息交互的通讯单元，用于完成分闸操作的断路器，处理器和存储器，处理器执行存储于存储器的程序以实现如下步骤：
a)各间隔单元实时采集电流；
b)每个间隔单元，接收相邻的间隔单元的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息；
每个间隔单元，接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
本发明的有益效果是：
通过相邻间隔单元两两执行区内差动保护，可一方面减少整体直流配电网保护时的数据传输量以及传输距离，另一方面还可以使切负荷的范围尽可能最小；而进一步的，使间隔单元在执行分闸操作时向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息，并设置每个间隔单元都具有接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息的功能，并根据该信息判断出差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作，可有效地防止差动保护执行过程中因为断路器拒动而造成的保护不成功，提高差动保护可靠性。最终整体上实现了快速、可靠的直流配电网差动保护。
进一步的，为使故障切除中分闸操作的影响最小，间隔单元按照负荷均衡分布原则设置。
进一步的，为使信息传递更加便捷，相邻的间隔单元之间通过无线通讯方式交互信息。
附图说明
图1为本发明间隔单元保护架构示意图；
图2为本发明实施例中故障发生位置示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
系统实施例：
如图2所示，首先在直流配电网AC中按照使任意两个相邻间隔单元之间的配电网所接负荷尽可能相等的负荷均衡分布原则设置多个间隔单元，每个间隔单元实时采集电流，并跟相邻的间隔单元以无线或者有线的方式交互采集的电流数据，形成对应的保护区域，完成差动保护。
其中所形成的对应的保护区域，举例来说，与间隔单元2相邻的间隔单元有间隔单元1以及间隔单元3，间隔单元2与间隔单元1之间，对应便形成一个保护区域，间隔单元2与间隔单元3之间，对应形成另一个保护区域，而其它任意两个相邻的间隔单元之间，同样形成对应的保护区域。
系统中的间隔单元包括用于采集电流的信息采集单元，用于完成信息交互的通讯单元，用于完成分闸操作的断路器，处理器和存储器，处理器执行存储于存储器中的程序，程序中的直流配电网差动保护方法体现在：
以间隔单元的视角来看：
每个间隔单元，接收相邻的间隔单元的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息；
每个间隔单元，接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
如图2所示，当故障发生在间隔单元3与间隔单元4所形成的对应保护区域中时，间隔单元3接收相邻的间隔单元4的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元2发送相关保护信息。
依然是间隔单元3，当故障发生在间隔单元1与间隔单元2所形成的对应保护区域中时，间隔单元3作为该保护区域外的相邻的间隔单元，接收相邻间隔单元2发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
以上仅仅是以间隔单元3为例进行了说明，但事实上每个间隔单元所执行的程序都是相同的。
以整个系统的视角来看：
如图2，当故障发生在间隔单元3与间隔单元4所形成的保护区域中时，间隔单元3结合其自身所采集的电流数据以及通过与间隔单元4进行交互而获得的电流数据进行差动保护判别，当启动条件和动作条件均满足后，间隔单元3控制其中的断路器分闸，并向远离故障侧且与间隔单元3相邻的间隔单元2持续发送判别所得的差动保护动作信息；同样地，间隔单元4结合其自身所采集的电流数据以及通过与间隔单元3进行交互而获得的电流数据进行差动保护判别，当启动条件和动作条件均满足后，间隔单元4控制其中的断路器分闸，并向远离故障侧且与间隔单元4相邻的间隔单元5持续发送判别所得的差动保护动作信息。
间隔单元2以及间隔单元5在分别收到来自间隔单元3和间隔单元4所发出的差动保护动作信息时，并不立即动作，而是开始计时，当间隔单元2或间隔单元5收到该差动保护动作信息时间达到一设定值后，则表明间隔单元3或间隔单元4并未成功分闸，此时间隔单元2或间隔单元5控制其自身断路器分闸，并在分闸的同时，继续将该差动保护动作信息发送给与其相邻的、远离故障侧的间隔单元，以此类推，直到某时刻所述差动保护动作信息消失，也即故障成功切除。
方法实施例：
首先在如图2所示的直流配电网AC中按照使任意两个相邻间隔单元之间的配电网所接负荷尽可能相等的负荷均衡分布原则设置多个间隔单元，以使相邻的任意两个间隔单元之间形成对应的保护区域，然后由间隔单元进行直流配电网差动保护，具体保护方法已在系统实施例中间隔单元执行存储于其自身存储单元中程序而体现其中的直流配电网差动保护方法时进行了详细描述，故此处不再赘述。
间隔单元实施例：
间隔单元包括用于采集电流的信息采集单元，用于完成信息交互的通讯单元，用于完成分闸操作的断路器，处理器和存储器，处理器执行存储于存储器中的程序，程序中的直流配电网差动保护方法具体的体现内容在系统实施例中已进行了详细描述，故此处不再赘述。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种直流配电网差动保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)在直流配电网中设置多个间隔单元；
2)各间隔单元实时采集电流；
3)每个间隔单元，接收相邻的间隔单元的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息；
每个间隔单元，接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
2.根据权利要求1所述的一种直流配电网差动保护方法，其特征在于，所述间隔单元按照负荷均衡分布原则设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种直流配电网差动保护方法，其特征在于，相邻的间隔单元之间通过无线通讯方式交互信息。
4.一种直流配电网差动保护系统，其特征在于，该系统包括设置在直流配电网的多个间隔单元，所述间隔单元包括用于采集电流的信息采集单元，用于完成信息交互的通讯单元，用于完成分闸操作的断路器，处理器和存储器，处理器执行存储于存储器的程序以实现如下步骤：
a)各间隔单元实时采集电流；
b)每个间隔单元，接收相邻的间隔单元的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息；
每个间隔单元，接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
5.根据权利要求4所述的一种直流配电网差动保护系统，其特征在于，所述间隔单元按照负荷均衡分布原则设置。
6.根据权利要求4或5所述的一种直流配电网差动保护系统，其特征在于，相邻的间隔单元之间通过无线通讯方式交互信息。
7.一种直流配电网差动保护间隔单元，其特征在于，所述间隔单元包括用于采集电流的信息采集单元，用于完成信息交互的通讯单元，用于完成分闸操作的断路器，处理器和存储器，处理器执行存储于存储器的程序以实现如下步骤：
a)各间隔单元实时采集电流；
b)每个间隔单元，接收相邻的间隔单元的电流数据，以执行相应的区内差动保护；并且在执行分闸操作时，向相邻的区外间隔单元发送相关保护信息；
每个间隔单元，接收相邻间隔单元发送的所述相关保护信息，根据所述相关保护信息判断区内差动保护未成功分闸时，控制自身执行分闸操作。
8.根据权利要求7所述的一种直流配电网差动保护间隔单元，其特征在于，所述间隔单元按照负荷均衡分布原则设置。
9.根据权利要求7或8所述的一种直流配电网差动保护间隔单元，其特征在于，相邻的间隔单元之间通过无线通讯方式交互信息。
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