CN113890093A - 一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，所述钻石型电网包含多个变电站、多个开关站和多个环网站，采用分层分级的结构分为主干网和次干网，包括：线路保护装置，其设置于每个变电站出线处，用于变电站母线故障保护优化；故障解列装置，其设置于分布式电源接入的开关站母线处，并按母线配置；同期并网装置，其设置于开关站到分布式电源出线处，用于主干线故障保护优化和开关站母线故障保护优化；联切分布式电源装置，其设置于分布式电源接入的开关站出线处，用于防止发生非同期合闸和保护次干网的网络故障；过流保护装置，其设置于次干网的线路首端的断路器上，用于切断故障电流。

Description

一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统

技术领域

本发明涉及配电网继电保护领域，尤其涉及一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统。

背景技术

在上海配电网开展“钻石型”城市配电网升级改造的背景下，一方面为适应分布式电源广泛接入的发展需求，另一方面如果钻石型配电网大面积推广建设，会使得分布式电源的接入面对新的情况。为充分发挥钻石型配电网的小电源接纳能力，提前应对新的挑战，分布式电源的接入和钻石型电网的网架结构相互影响，有必要进行网架结构，电源接入约束条件，分布式电源与系统继电保护和安全自动装置的配合关系，各种运行方式下运维需要注意的问题展开研究，从而为“钻石型”城市配电网转型改造提供理论基础和实践依据。

发明内容

而本发明为了解决上述问题，提出了一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，通过设置线路保护装置、故障解列装置、同期并网装置、联切分布式电源装置以及过流保护装置，从而达到对接入分布式电源的钻石型电网的继电保护。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，所述钻石型电网包含多个变电站、多个开关站和多个环网站，采用分层分级的结构分为主干网和次干网，其特征在于，包括：

线路保护装置，其设置于每一所述变电站出线处，用于变电站母线故障保护优化。

故障解列装置，其设置于所述分布式电源接入的开关站母线处，并按母线配置。

同期并网装置，其设置于每一所述开关站到分布式电源出线处，用于主干线故障保护优化和开关站母线故障保护优化。

联切分布式电源装置，其设置于所述分布式电源接入的开关站出线处，用于防止发生非同期合闸和保护所述次干网的网络故障。

过流保护装置，其设置于所述次干网的线路首端的断路器上，用于切断故障电流。

可选的，所述线路保护装置包括复合电压过流保护装置。

可选的，所述线路保护装置还包括：所述钻石型电网的变压器后备过流保护动作信号接入所述钻石型电网的变电站自愈控制装置，通过所述变电站自愈控制装置跳开含所述分布式电源的出线开关。

可选的，所述故障解列装置由所述钻石型电网的调度机构决定是否执行故障解列动作；当发生的故障导致系统电源断开时，所述调度机构判断所述分布式电源在系统中是否自平衡：当所述调度机构判断所述分布式电源在系统中自平衡时，所述故障解列装置不动作；当所述调度机构判断所述分布式电源在系统中失稳时，所述故障解列装置动作，切除所述分布式电源与所述钻石型电网的联络线，从而导致所述开关站或所述变电站母线失压，进而启动所述钻石型电网的备自投或自愈系统。

可选的，所述同期并网装置用于所述故障恢复后将所述分布式电源接入所述系统中；当所述故障解列装置跳开所述分布式电源后，所述自愈功能启动并恢复所述系统供电，同时所述同期并网功能将所述分布式电源接入系统中。

可选的，所述次干网网络故障包括：任意一个所述开关站到所述次干网线路故障、所述次干网的任意一个环网站母线故障，任意一个所述环网站到所述分布式电源出线故障以及所述分布式电源故障。

可选的，所述分布式电源包括旋转式电机类和变流器类。

可选的，所述变流器类分布式电源设置有防孤岛保护装置，其用于检测孤岛且检出所述孤岛后立即关断所述变流器类分布式电源或者断开预先指定的开关电器，以保证人身和设备安全。

可选的，所述变流器类分布式电源还设置有过载保护装置和变压器保护装置。

可选的，所述旋转式电机类分布式电源设置有发电机保护装置。

本发明至少具有以下有点之一：

1)复合电压过流保护装置及时断开分布式电源，避免了分布式电源通过主干线向故障处提供短路电流。

2)同期并网装置以平稳的方式将发电机并入电网，减小对电网和发电机本身的冲击。

3)利用防孤岛保护装置能够及时切除分布式电源，以保证配网系统的安全，并且分布式电源的切除时间快于配电网系统重合闹时间，以保证线路上有充裕的时间熄弧，同时保证了人身和设备安全。

附图说明

图1是本发明一实施例中的主干网结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提供的一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本命一部分实施例，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。

实施例一

如图1所示，本实施例中的一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，所述钻石型电网包含多个变电站、多个开关站和多个环网站，采用分层分级的结构分为主干网和次干网，其特征在于，包括：

线路保护装置，其设置于每一所述变电站出线处，用于变电站母线故障保护优化。

故障解列装置，其设置于所述分布式电源接入的开关站母线处，并按母线配置。

同期并网装置，其设置于每一所述开关站到分布式电源出线处，用于主干线故障保护优化和开关站母线故障保护优化。

联切分布式电源装置，其设置于所述分布式电源接入的开关站出线处，用于防止发生非同期合闸和保护所述次干网的网络故障。

过流保护装置，其设置于所述次干网的线路首端的断路器上，用于切断故障电流。

在本实施例中，所述线路保护装置包括复合电压过流保护装置。

在本实施例中，所述线路保护装置还包括：所述钻石型电网的变压器后备过流保护动作信号接入所述钻石型电网的变电站自愈控制装置，通过所述变电站自愈控制装置跳开含所述分布式电源的出线开关。

在本实施例中，所述故障解列装置由所述钻石型电网的调度机构决定是否执行故障解列动作；当发生的故障导致系统电源断开时，所述调度机构判断所述分布式电源在系统中是否自平衡：当所述调度机构判断所述分布式电源在系统中自平衡时，所述故障解列装置不动作；当所述调度机构判断所述分布式电源在系统中失稳时，所述故障解列装置动作，切除所述分布式电源与所述钻石型电网的联络线，从而导致所述开关站或所述变电站母线失压，进而启动所述钻石型电网的备自投或自愈系统。

在本实施例中，所述同期并网装置用于所述故障恢复后将所述分布式电源接入所述系统中；当所述故障解列装置跳开所述分布式电源后，所述自愈功能启动并恢复所述系统供电，同时所述同期并网装置将所述分布式电源接入系统中。

在本实施例中，所述次干网网络故障包括：任意一个所述开关站到所述次干网线路故障、所述次干网的任意一个环网站母线故障，任意一个所述环网站到所述分布式电源出线故障以及所述分布式电源故障。

在本实施例中，所述分布式电源包括旋转式电机类和变流器类。

在本实施例中，所述变流器类分布式电源设置有防孤岛保护装置，其用于检测孤岛且检出所述孤岛后立即关断所述变流器类分布式电源或者断开预先指定的开关电器，以保证人身和设备安全。

在本实施例中，所述变流器类分布式电源还设置有过载保护装置和变压器保护装置。

在本实施例中，所述旋转式电机类分布式电源设置有发电机保护装置。

在本实施例中，所述的继电保护系统适用于单个分布式电源接入钻石型电网，也适用于多个分布式电源接入钻石型电网，其中多个分布式电源可以接入不同开关站或/和不同配电站。

实施例二

下面参考附图以单个分布式电源接入开关站E为例描述本实施例的一优选实施例：

当变电站母线发生故障S1：

如图1所示，变电站变压器后备保护动作跳开关A1，接入开关站的分布式电源通过主干线向变电站母线故障处提供短路电流。由于主干线保护不满足动作条件(区外故障或故障电流小于整定值)，无法将分布式电源从系统中隔离；在A2处保护增加复合电压过流保护装置，且变压器后备过流保护动作信号接入变电站自愈控制装置，通过变电站自愈控制装置跳开含分布式电源的出线开关。

当主干线发生故障S2：

如图1所示，线路纵差保护动作跳开关A2、E1，E站分布式配电保护自愈装置收到E1保护动作信号且跟开环点不在同一侧，经延时(可整定，考虑跟重合闸时间配合)跳开关E1，若E1开关跳开则发自愈启动令，但因分布式电源接入所述开关站E，不满足自愈装置检无压的条件，且需考此时系统是否稳定；如果可以实现自平衡，则无需更多动作；当系统失稳时，开关站E母线处的故障解列装置动作，切除分布式电源联络线，此时母线无压，开关站F分布式配电保护自愈装置在自愈已充电并且母线无压的情况下收到自愈启动令合开关F2。

当下级主干线路发生故障S5：

如图1所示，线路纵差保护动作跳开关E2、F1，同时F站分布式配电保护自愈装置收到F1保护动作信号且跟开环点不在同一侧，经延时(可整定，考虑跟重合闸时间配合)跳开关F1，若F1开关跳开则发自愈启动令。此时分布式电源向本母线上的支路供电，F站分布式配电保护自愈装置在自愈已充电并且F站母线无压的情况下收到自愈启动令合开关F2。无须增加继电保护装置。

当开关站母线发生故障S3：

如图1所示，开关站母线发生故障S3，开关站E分布式配电保护自愈装置母差保护动作跳开本母线上所有开关，并远跳E1、E2的对侧开关并闭锁备自投，之后固定经开关拒跳判断时间后发自愈启动令。F站分布式配电保护自愈装置在自愈已充电的情况下收到自愈启动令且F站母线无压，经延时合开关F2，导致所述分布式电源孤网运行，所述联切分布式电源功装置将所述分布式电源从系统中断开。

当下级开关站母线发生故障S6：

如图1所示，开关站F分布式配电保护自愈装置母差保护动作跳开本母线上所有开关，并远跳F1及其对侧开关和闭锁备自投F3，无需自愈操作。E站分布式电源向本母线上的支路供电；无须增加继电保护装置。

当分支线故障S4：

如图1所示，所述分支线未接入分布式电源时，分支线保护动作，跳开故障分支线路，无需自愈动作及增加新的保护措施；所述分支线接入分布式电源时，分支线保护动作，跳开故障分支线路，但分布式电源向故障处提供短路电流，所述联切分布式电源装置切断分布式电源的联络线，故障恢复后同期并网装置用于故障恢复后将分布式电源同步接入系统中，减小电压波动。

当分布式电源发生故障S8，跳开分布式电源并网开关，使故障从系统隔离。

实施例三

下面参考附图以单个分布式电源接入开关站F为例描述本实施例的一优选实施例：

当变电站母线故障S1：

如图1所示，变电站变压器后备保护动作跳开关A1，接入开关站的分布式电源通过主干线向变电站母线故障处提供短路电流。由于主干线保护不满足动作条件(区外故障或故障电流小于整定值)，无法将分布式电源从系统中隔离；通过在A2处保护增加复合电压过流保护装置，并将变压器后备过流保护动作信号接入变电站自愈控制装置，通过变电站自愈控制装置跳开含分布式电源的出线开关。

当主干线发生故障S5：

如图1所示，线路纵差保护动作跳开关E2、F1，F站分布式配电保护自愈装置收到F1保护动作信号且跟开环点不在同一侧，经延时(可整定，考虑跟重合闸时间配合)跳开关F1，若F1开关跳开则发自愈启动令。当分布式电源时，不满足自愈装置检无压，同时需考此时系统是否稳定，如果可以实现自平衡，则无需更多动作；当分布式电源供电能力不能满足负荷需求时，故障解列装置动作，切除分布式电源联络线，此时母线无压，开关站F分布式配电保护自愈装置在自愈已充电并且母线无压的情况下收到自愈启动令合开关F2。

当上级开关站主干线发生故障S2：

线路纵差保护跳开A2、E1，E站分布式配电保护自愈装置收到E1保护动作信号且跟开环点不在同一侧，经延时(可整定，考虑跟重合闸时间配合)跳开关E1，若E1开关跳开则发自愈启动令。此时由接入F站的分布式电源向负荷供电，若供电能力不能满足需求，则故障解列装置动作切除分布式电源，开关站F分布式配电保护自愈装置在自愈已充电的情况下收到自愈启动令合开关F2。

当开关站母线发生故障S6：

开关站F分布式配电保护自愈装置母差保护动作跳开本母线上所有开关，并远跳F1及对侧开关并闭锁备自投，而此时分布式电源孤网运行，通过联切分布式电源装置断开分布式电源，且无需分布式配电保护自愈装置动作。在故障恢复后同期并网装置将分布式电源并入系统中。

当开关站母线发生故障S3：

开关站E分布式配电保护自愈装置母差保护动作跳开本母线上所有开关，并远跳E1、E2及对侧开关并闭锁备自投。由于F站具有分布式电源持续对本站负荷供电，无需自愈功能动作，当不满足负荷需求时，F站母线电压不为零，F站分布式配电保护自愈装置在自愈已充电的情况下收到自愈启动令无法闭合F2。故障解列装置动作，使F2闭合恢复供电；亦可分情况考虑分布式电源类型，增加对母线电压的判断，在不切除分布式电源的情况下恢复供电。

当分支线故障S7：

如图1所示，所述分支线未接入分布式电源时，分支线保护动作，跳开故障分支线路，无需自愈动作及增加新的保护措施；所述分支线接入分布式电源时，分支线保护动作，跳开故障分支线路，但分布式电源向故障处提供短路电流，所述联切分布式电源功能切断分布式电源的联络线，故障恢复后同期并网装置用于故障恢复后将分布式电源同步接入系统中，减小电压波动。

当分布式电源发生故障S8，跳开分布式电源并网开关，使故障从系统隔离。

综上所述，本实施例公开的一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，通过设置线路保护装置、故障解列装置、同期并网装置、联切分布式电源装置以及过流保护装置，从而达到对接入分布式电源的钻石型电网的继电保护。

需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，所述钻石型电网包含多个变电站、多个开关站和多个环网站，采用分层分级的结构分为主干网和次干网，其特征在于，包括：

线路保护装置，其设置于每一所述变电站出线处，用于变电站母线故障保护优化；

故障解列装置，其设置于所述分布式电源接入的开关站母线处，并按母线配置；

同期并网装置，其设置于每一所述开关站到分布式电源出线处，用于主干线故障保护优化和开关站母线故障保护优化；

联切分布式电源装置，其设置于所述分布式电源接入的开关站出线处，用于防止发生非同期合闸和保护所述次干网的网络故障；

过流保护装置，其设置于所述次干网的线路首端的断路器上，用于切断故障电流。

2.如权利要求1所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述线路保护装置包括复合电压过流保护装置。

3.如权利要求2所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述线路保护装置还包括：所述钻石型电网的变压器后备过流保护动作信号接入所述钻石型电网的变电站自愈控制装置，通过所述变电站自愈控制装置跳开含所述分布式电源的出线开关。

4.如权利要求3所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述故障解列装置由所述钻石型电网的调度机构决定是否执行故障解列动作；

当发生的故障导致系统电源断开时，所述调度机构判断所述分布式电源在系统中是否自平衡：

当所述调度机构判断所述分布式电源在系统中自平衡时，所述故障解列装置不动作；

当所述调度机构判断所述分布式电源在系统中失稳时，所述故障解列装置动作，切除所述分布式电源与所述钻石型电网的联络线，从而导致所述开关站或所述变电站母线失压，进而启动所述钻石型电网的备自投或自愈系统。

5.如权利要求4所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述同期并网装置用于所述故障恢复后将所述分布式电源接入所述系统中；

当所述故障解列装置跳开所述分布式电源后，所述自愈功能启动并恢复所述系统供电，同时所述同期并网装置将所述分布式电源接入系统中。

6.如权利要求5所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述次干网网络故障包括：任意一个所述开关站到所述次干网线路故障、所述次干网的任意一个环网站母线故障，任意一个所述环网站到所述分布式电源出线故障以及所述分布式电源故障。

7.如权利要求1所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述分布式电源包括旋转式电机类和变流器类。

8.如权利要求7所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述变流器类分布式电源设置有防孤岛保护装置，其用于检测孤岛且检出所述孤岛后立即关断所述变流器类分布式电源或者断开预先指定的开关电器，以保证人身和设备安全。

9.如权利要求8所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述变流器类分布式电源还设置有过载保护装置和变压器保护装置。

10.如权利要求9所述的分布式电源的接入钻石型电网后的继电保护系统，其特征在于，所述旋转式电机类分布式电源设置有发电机保护装置。

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