CN111509683B - 一种配电网t接光伏接入后电流保护配置与整定方法 - Google Patents

一种配电网t接光伏接入后电流保护配置与整定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法，其具体的操作步骤如下：首先，获取配电网线路参数，背侧系统短路容量与T接光伏接入情况；其次，基于电流速断保护和反时限电流保护确定主保护的保护配置与整定方法；之后，基于电流速断保护和反时限电流保护确定T接光伏接入线路接入点保护的保护配置与整定方法；然后，基于电流速断保护确定T接光伏设备的电流保护配置方案及整定方法；最后，在网络中设定故障仿真测试保护的能否正确动作；本发明改进了T接光伏接入后的保护配置，给出了相应保护配置的整定方法，解决了在T接光伏接入后给配电网电流保护所带来的拒动和误动作的问题。

Description

一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法
技术领域
本发明属于电力系统领域，涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法。
背景技术
随着分布式光伏在配电网的接入比例不断提高，光伏设备接入到配电网后对现有继电保护带来了一定的冲击和影响，光伏设备提供的短路电流可能导致现有配电网电流保护发生拒动或误动，尤其是T接光伏接入后，线路主保护的误动作的概率也大大增加。对于一条10kV的配电网线路，其光伏设备一般通过一定距离的线路接入到主线路上，主线路上不再增设保护而接入线路在接入点出增设电流保护，这种光伏接入的情况称为T接光伏。由于T接光伏接入后线路主保护依然按照原有配置和整定方法进行配置和整定，这将会导致T接线路发生故障时，线路主保护发生误动作，导致整个主线路上所有的负荷失电，扩大了停电范围。需要提出新的保护配置方案与整定方法以适应T接光伏接入后对现有电流保护产生的问题。
发明内容
为解决T接光伏接入后对现有电流保护产生的问题，本发明的目的是提供一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法，通过将反时限电流保护引入到线路主保护和T接光伏接入点的保护当中，再配合线路主保护的原有的电流速断保护，按照的一定的整定方法设定相应的定值与延时可以实现当在主线路发生故障时主保护可以正确动作；当在T接光伏接入线路发生故障时，T接光伏接入点保护正确动作，而主保护不动作。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法，具体步骤如下：
步骤1：获取配电网线路参数、配电网背侧系统短路容量与T接光伏接入情况；
步骤2：确定主保护的保护配置与整定方法：线路主保护采用电流速断保护与反时限电流保护相结合的保护配置方案，通过计算最靠近主保护的T接光伏接入点发生三相金属短路时的短路电流Imain_max，并乘以相应的电流速断保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000021
得到主保护电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000022
表达式为
Figure BDA0002501888270000023
通过主保护的启动电流Iop1、主保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000024
主保护的反时限特性曲线t1＝f(I1)来确定主保护反时限电流保护，其中主保护的启动电流Iop1按照流过主保护的最大负荷电流Imain.L_max，并乘以相应的启动电流可靠系数
Figure BDA0002501888270000025
主保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000026
按照主保护电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000027
进行整定；主保护的反时限特性曲线根据式(4)进行整定，其中K1为主保护的时间整定系数，选择不同的K1能够获得不同的动作时间曲线，具体的主保护的启动电流、主保护的瞬时动作电流和主保护的反时限特性曲线表达式如式(2)-(4)所示
Figure BDA0002501888270000028
Figure BDA0002501888270000029
Figure BDA00025018882700000210
步骤3：确定T接光伏接入线路保护的保护配置与整定方法：T接光伏接入线路保护采用电流速断保护与反时限电流保护相结合的保护配置方案，其具体整定方法与主保护类似，通过光伏接入线路计算线路末端发生三相金属短路时的短路电流IPV_max，并乘以相应的T接光伏接入线路保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000031
得到T接光伏接入线路保护电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000032
表达式为
Figure BDA0002501888270000033
通过T接光伏接入线路保护的启动电流Iop2、T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000034
T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线t2＝f(I2)来确定其反时限电流保护的动作特性，其中T接光伏接入线路保护的启动电流Iop2按照接入光伏设备提供的最大短路电流IPV_smax并乘以相应的可靠系数
Figure BDA0002501888270000035
接入光伏设备提供的最大短路电流IPV_smax为其额定电流Irated的1.2倍；T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000036
按照电流速断保护的定值进行整定，T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线根据式(8)进行整定，其中K2为T接光伏接入线路保护的时间整定系数，选择不同的K2能够获得不同的动作时间曲线，具体的T接光伏接入线路保护的启动电流、T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流和T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线表达式如式(6)-(8)所示
Figure BDA0002501888270000037
Figure BDA0002501888270000038
Figure BDA0002501888270000039
步骤4：确定T接光伏设备的电流保护配置方案及整定方法，T接光伏接入点保护采用电流速断保护配置方案；光伏设备电流保护应保证光伏设备处于正常输出状态时保护不发生误动作，因此光伏设备电流保护整定值
Figure BDA0002501888270000041
应大于光伏设备提供的额定电流Irated，光伏设备电流保护整定值
Figure BDA0002501888270000042
为光伏设备额定电流Irated与光伏设备电流保护整定可靠系数
Figure BDA0002501888270000043
的乘积，具体的整定表达式为
Figure BDA0002501888270000044
步骤5：测试保护能否正确动作，在配电网中设置相应的故障，测试改进后电流保护在不同故障下能否正确动作，检验T接光伏给配电网所带来的问题是否解决。
所述的电流速断保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000045
启动电流可靠系数
Figure BDA0002501888270000046
T接光伏接入线路保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000047
可靠系数
Figure BDA0002501888270000048
和光伏设备电流保护整定可靠系数
Figure BDA0002501888270000049
均取1.05～1.1。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本发明方法给出了一种T接光伏接入配电网后配电网主保护、T接光伏接入线路接入点保护和T接光伏设备的电流保护的配置和整定方法，解决了在T接光伏线路发生故障时，线路主保护发生误动作的问题；并且本发明方法充分利用配电网现有电流保护设备，无需加装任何新设备，原理简单易于实现。
附图说明
图1：本发明方法流程图。
图2：含有T接光伏的10kV配电网线路图。
图3：主保护动作时间与保护处流过的短路电流关系图。
图4：PV1线路保护动作时间与保护处流过的短路电流关系图。
图5：PV2线路保护动作时间与保护处流过的短路电流关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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，本发明一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法，步骤如下：
为了配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法的正确性，本发明以含有T接光伏的某10kV配电网线路为例，在DIGSILENT软件中进行仿真，对于本发明一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法进行阐述，具体的含有T接光伏的某10kV配电网如附图2所示。
步骤1：获取配电网线路参数，配电网背侧系统短路容量与T接光伏接入情况；在本实施例中，具体的配电网线路长度，背侧系统短路容量与T接光伏接入情况已经在附图2中标出，具体的线路型号为JKLYJ-10-120，单位长度线路参数为r1＝0.27Ω/km和x1＝0.335Ω/km。
步骤2：确定主保护的保护配置与整定方法。线路主保护采用电流速断保护与反时限电流保护相结合的保护配置方案，通过计算最靠近主保护的T接光伏接入点发生三相金属短路时的短路电流Imain_max，并乘以相应的电流速断保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000051
其中电流速断保护可靠系数可以取1.05～1.1，可以得到电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000052
表达式为
Figure BDA0002501888270000053
可以通过主保护的启动电流Iop1、主保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000054
主保护的反时限特性曲线t＝f(I)来确定反时限电流保护，其中主保护的启动电流Iop1可以按照流过主保护的最大负荷电流Imain.L_max，并乘以相应的启动电流可靠系数
Figure BDA0002501888270000061
其中启动电流可靠系数可以取1.05～1.1；主保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000062
可以按照电流速断保护的定值进行整定；主保护的反时限特性曲线可以根据式(4)进行整定，其中K1为主保护的时间整定系数，选择不同的K1将改变主保护的反时限电流保护的延时，具体的主保护的启动电流、主保护的瞬时动作电流和主保护的反时限特性曲线表达式如式(2)-(4)所示
Figure BDA0002501888270000063
Figure BDA0002501888270000064
Figure BDA0002501888270000065
在本实施例中，利用步骤1中得到配电网线路参数，配电网背侧系统短路容量与T接光伏接入情况，计算最靠近主保护的T接光伏接入点发生三相金属短路时的短路电流Imain_max＝1174.5A，取电流速断保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000066
可以利用公式(1)得到主保护电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000067
为1233.2A。
含有T接光伏的某10kV配电网线路的最大负荷电流Imain.L_max＝300A，取启动电流可靠系数
Figure BDA0002501888270000068
可以利用公式(2)计算出主保护的启动电流Iop1为330A，并根据主保护电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000069
可以利用公式(3)计算出主保护的瞬时动作电流
Figure BDA00025018882700000610
并取K1＝1.05使得反时限电流保护在流过电流大小为瞬时动作电流的动作延时为0.26s。
根据上述保护定值方法可以得到主保护的保护动作时间与保护处流过的短路电流之间的关系如附图3所示。
步骤3：确定T接光伏接入线路保护的保护配置与整定方法。T接光伏接入线路保护采用电流速断保护与反时限电流保护相结合的保护配置方案，其具体整定方法与主保护类似。通过光伏接入线路计算线路末端发生三相金属短路时的短路电流IPV_max，并乘以相应的T接光伏接入线路保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000071
其中T接光伏接入线路保护可靠系数可以取1.05～1.1，可以得到T接光伏接入线路保护电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000072
表达式为
Figure BDA0002501888270000073
可以通过T接光伏接入线路保护的启动电流Iop2、T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000074
T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线t2＝f(I2)来确定反时限电流保护，其中T接光伏接入线路保护的启动电流Iop2可以按照接入光伏设备提供的最大短路电流IPV_smax并乘以相应的可靠系数
Figure BDA0002501888270000075
其中可靠系数
Figure BDA0002501888270000076
可以取1.05～1.1，接入光伏设备提供的最大短路电流IPV_smax为其额定电流Irated的1.2 倍；T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000077
可以按照电流速断保护的定值进行整定，T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线可以根据式(8)进行整定，其中 K2为T接光伏接入线路保护的时间整定系数，选择不同的K2将改变反时限电流保护的延时，具体的T接光伏接入线路保护的启动电流、T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流和T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线表达式如式(6)-(8)所示
Figure BDA0002501888270000078
Figure BDA0002501888270000079
Figure BDA00025018882700000710
在本实施例中，利用步骤1中得到配电网线路参数，配电网背侧系统短路容量与T接光伏接入情况，计算得到光伏接入线路计算线路末端发生三相金属短路时的短路电流IPV1_max＝1133.9A和IPV2_max＝1038.4A，取T接光伏接入线路保护可靠系数
Figure BDA0002501888270000081
可以利用公式(5)得到T接光伏接入线路保护电流速断保护的整定值
Figure BDA0002501888270000082
和
Figure BDA0002501888270000083
10kV配电网线路光伏设备的额定电流可以得到为Irated1＝10.9A和 Irated2＝1.732A，并取可靠系数
Figure BDA0002501888270000084
可以得到光伏接入线路保护的启动电流为Iop2_PV1＝14.39A和Iop2_PV2＝2.29A。T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流
Figure BDA0002501888270000085
可以按照电流速断保护的定值进行整定，T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流为
Figure BDA0002501888270000086
和
Figure BDA0002501888270000087
并取K2_PV1＝0.2和K2_PV1＝0.28使得反时限电流保护在流过电流大小为瞬时动作电流的动作延时为0.3s。
根据上述保护定值方法可以得到PV1和PV2线路保护的保护动作时间与保护处流过的短路电流之间的关系如附图4和附图5所示。
步骤4：确定T接光伏设备的电流保护配置方案及整定方法，T接光伏接入点保护采用电流速断保护保护配置方案。光伏设备电流保护应保证光伏设备处于正常输出状态时保护不发生误动作，因此光伏设备电流保护整定值
Figure BDA0002501888270000088
应大于光伏设备提供的额定电流Irated，光伏设备电流保护整定值
Figure BDA0002501888270000089
为光伏设备额定电流 Irated与光伏设备电流保护整定可靠系数
Figure BDA00025018882700000810
的乘积，其中可靠系数可以取 1.05～1.1，具体的整定表达式为
Figure BDA00025018882700000811
在本实施例中，通过得到光伏设备的额定电流Irated1＝10.9A和Irated2＝1.732A,取光伏设备电流保护整定可靠性系数
Figure BDA00025018882700000812
可以得到光伏设备电流保护整定值为
Figure BDA0002501888270000091
和
Figure BDA0002501888270000092
步骤5：测试保护的能否正确动作，在配电网中设置相应的故障，测试改进后电流保护在不同故障下能否正确动作，检验T接光伏给配电网所带来的问题是否解决。
在本实施例中，配电网故障的设置情况已经在附图2中进行标出，其中故障点k1，k2，k3均位于所在线路的中点，故障类型为三相金属性短路，仿真过程在DIGSILENT软件中完成，在这三种故障下，各种保护的动作情况及延时如表 1所示。
表1不同故障下各种保护的动作情况及延时表
Figure BDA0002501888270000093

Claims (2)

1.一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1：获取配电网线路参数、配电网背侧系统短路容量与T接光伏接入情况；
步骤2：确定主保护的保护配置与整定方法：线路主保护采用电流速断保护与反时限电流保护相结合的保护配置方案，通过计算最靠近主保护的T接光伏接入点发生三相金属短路时的短路电流Imain_max，并乘以相应的电流速断保护可靠系数
Figure FDA0002501888260000011
得到主保护电流速断保护的整定值
Figure FDA0002501888260000012
表达式为
Figure FDA0002501888260000013
通过主保护的启动电流Iop1、主保护的瞬时动作电流
Figure FDA0002501888260000014
主保护的反时限特性曲线t1＝f(I1)来确定主保护反时限电流保护，其中主保护的启动电流Iop1按照流过主保护的最大负荷电流Imain.L_max，并乘以相应的启动电流可靠系数
Figure FDA0002501888260000015
主保护的瞬时动作电流
Figure FDA0002501888260000016
按照主保护电流速断保护的整定值
Figure FDA0002501888260000017
进行整定；主保护的反时限特性曲线根据式(4)进行整定，其中K1为主保护的时间整定系数，选择不同的K1能够获得不同的动作时间曲线，具体的主保护的启动电流、主保护的瞬时动作电流和主保护的反时限特性曲线表达式如式(2)-(4)所示
Figure FDA0002501888260000018
Figure FDA0002501888260000019
Figure FDA00025018882600000110
步骤3：确定T接光伏接入线路保护的保护配置与整定方法：T接光伏接入线路保护采用电流速断保护与反时限电流保护相结合的保护配置方案，其具体整定方法与主保护类似，通过光伏接入线路计算线路末端发生三相金属短路时的短路电流IPV_max，并乘以相应的T接光伏接入线路保护可靠系数
Figure FDA0002501888260000021
得到T接光伏接入线路保护电流速断保护的整定值
Figure FDA0002501888260000022
表达式为
Figure FDA0002501888260000023
通过T接光伏接入线路保护的启动电流Iop2、T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流
Figure FDA0002501888260000024
T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线t2＝f(I2)来确定其反时限电流保护的动作特性，其中T接光伏接入线路保护的启动电流Iop2按照接入光伏设备提供的最大短路电流IPV_smax并乘以相应的可靠系数
Figure FDA0002501888260000025
接入光伏设备提供的最大短路电流IPV_smax为其额定电流Irated的1.2倍；T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流
Figure FDA0002501888260000026
按照电流速断保护的定值进行整定，T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线根据式(8)进行整定，其中K2为T接光伏接入线路保护的时间整定系数，选择不同的K2能够获得不同的动作时间曲线，具体的T接光伏接入线路保护的启动电流、T接光伏接入线路保护的瞬时动作电流和T接光伏接入线路保护的反时限特性曲线表达式如式(6)-(8)所示
Figure FDA0002501888260000027
Figure FDA0002501888260000028
Figure FDA0002501888260000029
步骤4：确定T接光伏设备的电流保护配置方案及整定方法，T接光伏接入点保护采用电流速断保护配置方案；光伏设备电流保护应保证光伏设备处于正常输出状态时保护不发生误动作，因此光伏设备电流保护整定值
Figure FDA0002501888260000031
应大于光伏设备提供的额定电流Irated，光伏设备电流保护整定值
Figure FDA0002501888260000032
为光伏设备额定电流Irated与光伏设备电流保护整定可靠系数
Figure FDA0002501888260000033
的乘积，具体的整定表达式为
Figure FDA0002501888260000034
步骤5：测试保护能否正确动作，在配电网中设置相应的故障，测试改进后电流保护在不同故障下能否正确动作，检验T接光伏给配电网所带来的问题是否解决。
2.根据权利要求1所述的一种配电网T接光伏接入后电流保护配置与整定方法，其特征在于：所述的电流速断保护可靠系数
Figure FDA0002501888260000035
启动电流可靠系数
Figure FDA0002501888260000036
T接光伏接入线路保护可靠系数
Figure FDA0002501888260000037
可靠系数
Figure FDA0002501888260000038
和光伏设备电流保护整定可靠系数
Figure FDA0002501888260000039
均取1.05～1.1。
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