CN110518555B - 一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法，包括：根据线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC计算各相线的差动电流Idiff；根据预设的保护动作整定值Iset基于各相线差动电流值Idiff进行如下判断：若各相线差动电流值Idiff>预设的保护动作整定值Iset，则判断为区内故障，执行保护跳闸命令，隔离故障区域；否则，判断为区外故障或正常运行状态。本发明考虑随机性电源接入配电网后，计算各相线的差动电流Idiff的影响，实现区内不同短路类型故障的可靠动作。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法。
背景技术
随着分布式电源大规模接入配电网，多电源的配电网网架结构越来越多，分布式电源接入配电网后，其运行状态、控制策略等将影响其输出电流的幅值和相位，使其呈现与传统配电网不同的故障特征，进而影响传统保护的选择性、灵敏性与可靠性。
分布式电源接入配电网后差动电流受系统相角差、故障位置与接入容量的影响，差动电流随故障位置及系统等值电势相角差的变化而变化，随着两侧系统等值电势相角差的增加，差动电流会随之减小；无论是单相接地、两相相间还是两相接地短路故障，差动电流也会随着过渡电阻、接入容量的增大而减小，常规的差动保护判据在实际应用中会产生拒动或误动。
发明内容
本发明的目的是提出一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法，用于解决随机性电源接入配电网造成的拒动或误动问题，提高随机性电源接入差动保护的选择性、灵敏性与可靠性。
一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法，包括：
分别采集线路两端靠近系统侧电流和靠近分布式电源侧电流，并计算线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG以及线路两侧的电流相角差Δ；
采集随机性电源接入点电压，并计算随机性电源接入点电压幅值UPCC；
根据线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC计算各相线的差动电流Idiff；
根据预设的保护动作整定值Iset基于各相线差动电流值Idiff进行如下判断：
若各相线差动电流值Idiff>预设的保护动作整定值Iset，则判断为区内故障，执行保护跳闸命令，隔离故障区域；否则，判断为区外故障或正常运行状态。
优选的，根据线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC计算各相线的差动电流Idiff包括：
当随机性电源接入点电压幅值UPCC≥0.9时，各相线的差动电流Idiff＝Isys+K1IDGcosΔ；
当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，各相线的差动电流Idiff＝Isys+(-1)K1IDG，
其中，Isys为线路两端靠近系统侧电流幅值，IDG为靠近分布式电源侧电流幅值；K1为随机性电源接入侧电流系数。
优选的，
当随机性电源接入点电压幅值UPCC≥0.9时，取随机性电源接入侧电流系数K1>100，用以保证区外故障时判据左侧动作量恒小于0；
当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，取随机性电源接入侧电流系数K1＝2，用以保证继电保护的选择性。
优选的，所述的预设的保护动作整定值Iset取Iset＝0.1IDG·N,其中IDG·N为分布式电源额定电流值。
本发明具备以下有益效果：
考虑随机性电源接入配电网后，故障点两侧线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG以及线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC计算各相线的差动电流Idiff的影响，根据各相线的差动电流Idiff实现区内不同短路类型故障的可靠动作。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明一实施例一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本实施例的基本思想是考虑随机性电源接入配电网后，故障点两侧线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG以及线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC计算各相线的差动电流Idiff的影响，根据各相线的差动电流Idiff实现区内不同短路类型故障的可靠动作。
基于上述思想，本发明一实施例提出一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：分别采集线路两端靠近系统侧电流和靠近分布式电源侧电流，并计算线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG以及线路两侧的电流相角差Δ；
S2：采集随机性电源接入点电压，并计算随机性电源接入点电压幅值UPCC；
S3：根据线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC计算各相线的差动电流Idiff；
S4：根据预设的保护动作整定值Iset基于各相线差动电流值Idiff进行如下判断：
若各相线差动电流值Idiff>预设的保护动作整定值Iset，认为保护范围内由于故障产生不平衡电流，则判断为区内故障，执行保护跳闸命令，隔离故障区域；否则，判断为区外故障或正常运行状态。
在本实施例中，线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC均采用傅里叶算法进行计算得到。基于采用傅里叶算法对上述参数进行计算为现有技术，因此在本实施例中，不再对此算法进行展开详细描述。
具体的，根据线路两端靠近系统侧电流幅值Isys、靠近分布式电源侧电流幅值IDG、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值UPCC计算各相线的差动电流Idiff包括：
当随机性电源接入点电压幅值UPCC≥0.9时，认为电压非严重跌落，各相线的差动电流Idiff＝Isys+K1IDGcosΔ；
当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，认为电压严重跌落，各相线的差动电流Idiff＝Isys+(-1)K1IDG，
其中，Isys为线路两端靠近系统侧电流幅值，IDG为靠近分布式电源侧电流幅值；K1为随机性电源接入侧电流系数。
在本实施例中，需要随机性电源接入点电压幅值选择相应的随机性电源接入侧电流系数，具体的：
当随机性电源接入点电压幅值UPCC≥0.9时，取随机性电源接入侧电流系数K1>100，用以保证区外故障时判据左侧动作量恒小于0；
当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，取随机性电源接入侧电流系数K1＝2，用以保证选择性。
需要说明的是，综合考虑差动保护范围外部故障时的最大穿越电流Ik.max，电流互感器的同型系数Ksam，非周期分量的影响系数Knp，Knp一般取值在1.5～2之间，预设的保护动作整定值Iset取Iset＝0.1KnpKsamIk.max，为便于计算近似可取Iset＝0.1IDG·N。
当随机性电源接入点电压幅值UPCC≥0.9且区内发生故障时，故障点两侧电流相角差余弦值cosΔ>0，系统提供短路电流Isys>>Iset，继电保护可靠动作；当随机性电源接入点电压幅值UPCC≥0.9且区外发生故障时，继电保护流经穿越性电流，故障点两侧电流相角差余弦值cosΔ<0，只要令
其中Isys.max为系统侧提供的最大短路电流。即可使得动作量恒小于0，保证继电保护的选择性。
当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，分布式电源由于低电压穿越，近似只向系统提供无功，此时故障点两侧电流相角差余弦值cosΔ<0，与穿越性故障电流一致，但仍可根据系统提供短路电流幅值大于分布式电源提供短路电流幅值(1.2IDG.N)判断故障位置。为便于定值整定，当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，将动作量中故障点两侧电流相角差余弦值cosΔ用-1来代替。对于高渗透率分布式电源接入的配电网，分布式电源容量可达系统容量的30％。
当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，对于区内故障而言，线路两端靠近系统侧电流幅值Isys为系统侧提供的短路电流，靠近分布式电源侧电流幅值IDG为分布式电源提供的短路电流，动作量：
(Isys-K1IDG)>(Isys-2×1.2IDG.N)
>(Isys-2×1.2×0.3Isys)
＝0.72Isys>0.1IDG.N＝Iset，
当随机性电源接入点电压幅值UPCC<0.9时，对于区外故障，线路两端靠近系统侧电流幅值Isys和靠近分布式电源侧电流幅值IDG大小相等，动作量：
(Isys-K1IDG)＝I-K1I＝-I<0<Iset。
至此证明判据对分布式电源上游故障能保证继电保护的选择性，且可靠动作。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (2)
1.一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法，其特征在于，包括：
分别采集线路两端靠近系统侧电流和靠近分布式电源侧电流，并计算线路两端靠近系统侧电流幅值、靠近分布式电源侧电流幅值以及线路两侧的电流相角差Δ；
采集随机性电源接入点电压，并计算随机性电源接入点电压幅值；
根据线路两端靠近系统侧电流幅值、靠近分布式电源侧电流幅值、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值计算各相线的差动电流；
根据预设的保护动作整定值基于各相线差动电流值进行如下判断：
若各相线差动电流值＞预设的保护动作整定值，则判断为区内故障，执行保护跳闸命令，隔离故障区域；否则，判断为区外故障或正常运行状态；
根据线路两端靠近系统侧电流幅值、靠近分布式电源侧电流幅值、线路两侧的电流相角差Δ以及随机性电源接入点电压幅值计算各相线的差动电流包括：
当随机性电源接入点电压幅值≥0.9时，各相线的差动电流＝+cosΔ；
当随机性电源接入点电压幅值＜0.9时，各相线的差动电流＝+(-1)，
其中，为线路两端靠近系统侧电流幅值，为靠近分布式电源侧电流幅值；为随机性电源接入侧电流系数；
当随机性电源接入点电压幅值≥0.9时，取随机性电源接入侧电流系数＞100，用以保证区外故障时判据左侧动作量恒小于0；
当随机性电源接入点电压幅值＜0.9时，取随机性电源接入侧电流系数＝2，用以保证继电保护的选择性。
2.根据权利要求1所述的一种随机性电源接入配电网差动保护实现方法，其特征在于：所述的预设的保护动作整定值取＝0.1，其中为分布式电源额定电流值。
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