CN114400640A - 一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法及装置，方法包括：“去除”法和“替换”法两种具体方案。该方法有够有效应对含有高比例逆变器电源的电网中出现的线路短路故障，使得在发生故障之后，能够测量出故障点到保护安装处间的距离，进而能够改进现有的距离保护，从而有选择性地切除故障部分，保障非故障部分的正常运行。同时，该保护方法不需额外安装设备，能够完全利用传统的距离保护装置，且具有一定的自适应能力，可有效降低电力系统的建设与运行成本。

Description

一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法及装置，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

目前，人类社会对电能的依赖越来越强，全球范围内的电能需求正在不断地快速增长。同时，大量消耗化石能源带来的污染和对生态环境的破坏变得日益严重。在此大背景下，可再生能源发电的推广使用受到了广泛关注，风能、太阳能和潮汐能等清洁能源发电迎来了新的发展契机。

随着新能源的开发和“双碳”目标的提出，现有电网中的电源趋向于传统旋转电机和逆变器电源混合存在，且逆变器电源比例持续提高。极端条件下，当因天气等原因导致所有逆变器电源脱网，仅有传统旋转电机作为电源时，电网结构如图1所示；当因机械故障等原因导致所有传统旋转电机脱网，仅有逆变器电源作为电网电源时，电网结构如图2所示。

通常情况下，电网中的电源为传统旋转电机和逆变器电源混合存在，但在故障发生后，逆变器电源会自动限幅或闭锁输出，导致逆变器电源的故障输出电流远小于同容量传统旋转电机的输出电流。当电网中的逆变器电源比例较低时，故障后线路中实际流过的故障电流值相比于仅含相同容量传统旋转电机电源的故障电流值相差较小。目前可行的处理方式为：将逆变器提供的短路电流视为误差(助增电流)，假定测得的故障电流仅含传统旋转电机提供的故障电流值，通过合适的定值整定使得距离保护的动作区排除了该误差电流的影响。

随着新能源发电的发展，当逆变器电源的容量与传统旋转电机容量相当甚至超出时，不能再将逆变器电源输出的故障电流视为误差了。另外由于控制器的非线性控制作用，测量的阻抗(保护安装处实测电压/实测电流)灵敏度变小，因此传统的距离保护方法和装置无法准确动作。随着可再生能源的开发，以可再生能源为背景的逆变器电源在电力系统电源中的占比也在不断提高。随着电网中逆变器电源的大量接入，现有电网电源整体呈现出混合形态。因逆变器电源内部含有大量的电力电子装置，通常在电力系统发生故障之后，电网的短路特征发生了明显的变化。比如，通常为了保障内部的电力电子器件不被损坏，逆变器电源会限幅输出，这使得线路中的故障电流会大幅降低，故障信息不明显，现有保护装置难以直接得到故障测距信息，从而无法准确动作以切除故障。可见，随着混合电源中逆变器电源占比持续提高，且其具有较大的波动性，造成传统的距离保护无法继续适用，对电网的安全运行构成了极大的威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法及装置，有利于计算出故障点到保护安装处的距离，使得改进后的距离保护能够准确动作。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法，包括以下步骤：

步骤A：辨识获得电源构成占比，所述电源构成占比为电网电源端侧传统旋转电机和逆变器电源各自容量的占比；

步骤B：实时监测获取电路信息；

步骤C：根据监测得到的电路信息，判断是否存在故障点，若存在故障点，则启动保护，跳转步骤D，否则，跳转步骤A；

步骤D：根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离；

步骤E：若满足保护动作条件，则跳转步骤F，否则，跳转步骤C；

步骤F：启动保护中断服务，即发出动作指令于相应断路器以切除故障，并跳转步骤A。

进一步的，辨识获得电源构成占比的方法包括：

通过距离保护的测量回路，辨识出保护安装处电源侧的构成成分，并存储至保护装置中。

进一步的，所述电路信息包括流经短路点的故障电流I_k、逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s；

根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“去除法”，将逆变器电源的故障输出电流从混合模型的线路电流中去除，只余传统旋转电机输出部分，然后根据传统旋转电机输出部分计算出短路点到保护安装处的距离。

进一步的，“去除法”具体包括以下步骤：

测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，计算公式如下：

I_k1＝k×I_N

式中，I_N为等效逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数；

计算出故障后传统旋转电机输出的故障电流I_k2，计算公式如下：I_k2＝I_k-I_k1；

计算出故障点到发电机母线的距离l，计算公式如下：

式中，E为传统旋转电机的内电势；X_s为传统旋转电机的内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值。

上述计算公式总体上是线性的，但是仍存在一定非线性偏差，工程中可根据以下工程经验公式，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。

进一步的，流经短路点的故障电流I_k由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置获得。

进一步的，所述电路信息包括流经短路点的故障电流I_k、逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s；

根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“替换法”，将混合模型中逆变器电源折算成同容量的旋转电机电源，折算后电源总容量不变，但是成分完全由传统旋转电机构成，然后按照折算后的电压/电流值计算出短路点到保护安装处的距离。

进一步的，“替换法”包括以下步骤：

测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，计算公式如下：

I_k1＝k×I_N

式中，I_N为逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数；

理论上用相同台数和输出功率的传统旋转电机替换电网中的逆变器电源，得到等效于旋转电机存在的故障电流值I_k1 ^*，计算公式为：

式中，I_k为故障后测得的线路故障电流，I_k1为等效逆变器电源的额定输出电流，即I_k-I_k1为故障后旋转电机输出的故障电流，k为比例系数，逆变器电源的占比为m％，旋转电机的占比为n％；

计算得到替换逆变器电源后的等效线路故障电流值I_k ^*，计算公式如下：I_k ^*＝(I_k-I_k1)+I_k1 ^*；

计算出故障点到发电机母线的距离l，计算公式如下：

式中，E为传统旋转电机的内电势；X_s'为将逆变器电源等效替换为传统旋转电机后电源侧的等效内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值。

上述计算公式总体上是线性的，但是仍存在一定非线性偏差，工程中可根据以下工程经验公式，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。

进一步的，流经短路点的故障电流I_k由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和等效后电源侧内阻抗X_s'由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置直接测量或折算获得。

第二方面，本发明还提供一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护装置，包括：

辨识模块：用于辨识获得电源构成占比，所述电源构成占比为电网电源端侧传统旋转电机和逆变器电源各自的占比；

监测模块：用于实时监测获取电路信息；

第一判断模块：用于根据监测得到的电路信息，判断是否存在故障点，若存在故障点，则启动保护，跳转距离模块，否则，跳转辨识模块；

距离模块：用于根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离；

第二判断模块：用于若满足保护动作条件，则跳转保护动作模块，否则，跳转第一判断模块；

保护动作模块：用于启动保护中断服务，即动作于相应断路器动作以切除故障，并跳转辨识模块。

第三方面，本发明提供一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行第一方面所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

1、本发明的方法针对含有混合电源(包含逆变器电源和传统旋转电机)的电力系统，在故障发生之前能够获取相应的电源构成占比信息(即逆变器电源和传统旋转电机的容量占比)，电力线路发生故障时，该比例不会发生变化，因此保护装置根据该比例信息及实测的电流/电压信息可以计算出故障点到保护安装处的距离，使得改进后的距离保护能够准确动作。

2、本发明中针对含有混合电源(逆变器电源和传统旋转电机)的电力系统，引入的一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法，能够有效解决因逆变器电源占比较大而导致与传统电网故障特征差异较大(主要是逆变器的限流作用)造成的距离保护难题，通过相应的模型可计算出故障点到保护安装处的距离，为距离保护的动作提供依据。

3、本发明所提出的一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法，不需额外安装设备(通过传统距离保护已有的测量回路在线监测与辨识)，能够完全利用传统的距离保护装置，本质上是一种针对电源构成占比具有自适应能力的距离保护方法。

附图说明

图1为完全应用传统旋转电机为电源的电网结构示意图；

图2为完全应用逆变器电源为电源的电网结构示意图；

图3为含有混合电源(逆变器电源和传统旋转电机)的电网结构示意图；

图4为电源构成占比在线辨识原理图；

图5(a)为“去除”法距离保护动作流程；

图5(b)为“替换”法距离保护动作流程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。

实施例一：

本实施例提供一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法。该方法针对含有混合电源(包含逆变器电源和传统旋转电机)的电力系统，在故障发生之前能够获取相应的电源构成占比信息(即逆变器电源和传统旋转电机的容量占比)。电力线路发生故障时，该比例不会发生变化，因此保护装置根据该比例信息及实测的电流/电压信息可以计算出故障点到保护安装处的距离，使得改进后的距离保护能够准确动作。本质上，该方法也是一种(跟踪电源构成占比变化的)自适应保护方法。

本实施例提出的一种基于在线预辨识电源占比的电网距离保护方法，包括“去除”法和“替换”法两种具体方案。

“去除”法具体方案，本质上是将逆变器电源的故障输出电流从混合模型的线路故障电流中去除，只剩下传统旋转电机输出部分，然后按照实测的数据和计算得到的数据计算出短路点到保护安装处的距离。“去除”法具体方案的数学计算步骤为：

步骤一、测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

步骤二、计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，且I_k1＝k×I_N(式中，I_N为逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数，可取1.0-2.0)；

步骤三、计算出故障后传统旋转电机输出的故障电流I_k2，且I_k2＝I_k-I_k1；

步骤四、计算出故障点到保护安装处的距离l，且

(式中，E为传统旋转电机的内电势；X_s为传统旋转电机的内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值)；

步骤五、上述计算公式总体上是线性的，但是仍存在一定非线性偏差，工程中可，故根据给出工程经验，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。这里的经验修正公式，可以在仿真平台上搭建相同线路条件下，电源侧含混合电源和仅含旋转电机的仿真对比模型，设置在不同点发生故障，获取数据，再经过matlab等软件拟合得到，在不同电源占比情况下，可能系数有所差异，但在工程中可以根据不同情况分别修正，不影响工程应用。

之后，根据相应故障点到保护安装处的距离L，相应断路器配备的距离保护动作切除故障；

其中，流经短路点的故障电流I_k可由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s可由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置直接获得。

“替换”法具体方案，本质上是将混合模型中逆变器电源折算成同容量的传统旋转电机电源，折算后电源总容量不变，但是成分完全由传统旋转电机构成，然后按照折算后的电压/电流值计算出短路点到保护安装处的距离。“替换”法具体方案的数学计算步骤为：

步骤一、测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

步骤二、计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，且I_k1＝k×I_N(式中，I_N为逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数，可取1.0-2.0)；

步骤三、理论上用相同台数和输出功率的传统旋转电机替换电网中的逆变器电源，得到等效于旋转电机存在的故障电流值I_k1 ^*；

步骤四、计算得到替换逆变器电源后的等效线路故障电流值I_k ^*，且I_k ^*＝(I_k-I_k1)+I_k1 ^*；

步骤五、计算出故障点到保护安装处的距离l，且

(式中，E为传统旋转电机的内电势；X_s'为将逆变器电源等效替换为传统旋转电机后，电源侧的等效内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值)；

步骤六、上述计算公式总体上是线性的，但是仍存在一定非线性偏差，工程中可，故根据给出工程经验，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。这里的经验修正公式，可以在仿真平台上搭建相同线路条件下，电源侧含混合电源和仅含旋转电机的仿真对比模型，设置在不同点发生故障，获取数据，再经过matlab等软件拟合得到，在不同电源占比情况下，可能系数有所差异，但在工程中可以根据不同情况分别修正，不影响工程应用。

之后，根据相应故障点到发电机母线的距离L，相应断路器配备的距离保护动作切除故障；

其中，流经短路点的故障电流I_k可由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和等效后电源侧内阻抗X_s'可由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置直接测量或折算获得。

两种方案中，在计算得到故障点到发电机母线的距离L后，即可由相应断路器上的继电保护装置进行动作以切除故障。

具体的，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤1：辨识获得电源构成占比，所述电源构成占比为电网电源端侧传统旋转电机和逆变器电源各自的占比；

步骤2：实时监测获取电路信息；

步骤3：根据监测得到的电路信息，判断是否存在故障点，若存在故障点，则启动保护，跳转步骤4，否则，跳转步骤1；

步骤4：根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离；

步骤5：若满足保护动作条件，则跳转步骤6，否则，跳转步骤3；

步骤6：启动保护中断服务，即发出动作指令于相应断路器以切除故障，并跳转步骤1，继续辨识电源构成占比，为下次故障做准备。

识别出电源各自的占比，即识别出旋转电机和逆变器电源的各自总功率，因一般每台逆变器电源的额定功率一定，即正常下的额定输出电流一定，故在去除法中，等效逆变器电源部分的额定电流为单台额定电流×台数，比如在替换法中，若传统旋转电机占比为m％，逆变器电源占比为n％，将逆变器电源替换为同等容量下的旋转电机的故障输出电流为

辨识获得电源构成占比的方法包括：通过距离保护的测量回路，辨识出保护安装处电源方向的构成成分，并存储至保护装置中。

具体的，所述电路信息包括流经短路点的故障电流I_k、逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s。

根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到保护安装处的距离的方法包括“去除法”，将逆变器电源的故障输出电流从混合模型的线路电流中去除，只余传统旋转电机输出部分，然后根据传统旋转电机输出部分计算出短路点到保护安装处的距离。

具体的，“去除法”具体包括以下步骤：

步骤一、测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

步骤二、计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，计算公式如下：

I_k1＝k×I_N

式中，I_N为等效逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数；

步骤三、计算出故障后传统旋转电机输出的故障电流I_k2，计算公式如下：I_k2＝I_k-I_k1；

步骤四、计算出故障点到发电机母线的距离l，计算公式如下：

式中，E为传统旋转电机的内电势；X_s为传统旋转电机的内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值。

步骤五、上述计算公式总体上是线性的，但是仍存在一定非线性偏差，工程中可，故根据给出工程经验，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。这里的经验修正公式，可以在仿真平台上搭建相同线路条件下，电源侧含混合电源和仅含旋转电机的仿真对比模型，设置在不同点发生故障，获取数据，再经过matlab等软件拟合得到，在不同电源占比情况下，可能系数有所差异，但在工程中可以根据不同情况分别修正，不影响工程应用。

具体的，流经短路点的故障电流I_k可由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s可由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置直接获得。

具体的，所述电路信息包括流经短路点的故障电流I_k、逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s；

根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到保护安装处的距离的方法包括“替换法”，将混合模型中逆变器电源折算成同容量的旋转电机电源，折算后电源总容量不变，但是成分完全由传统旋转电机构成，然后按照折算后的电压/电流值计算出短路点到保护安装处的距离。

具体的，“替换法”具体包括以下步骤：

步骤一、测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

步骤二、计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，计算公式如下：

I_k1＝k×I_N

式中，I_N为逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数；

步骤三、理论上用相同台数和输出功率的传统旋转电机替换电网中的逆变器电源，得到等效于旋转电机存在的故障电流值I_k1 ^*，计算公式为：

式中，I_k为故障后测得的线路故障电流，I_k1为等效逆变器电源的额定输出电流，即I_k-I_k1为故障后旋转电机输出的故障电流，k为比例系数，逆变器电源的占比为m％，旋转电机的占比为n％；

步骤四、计算得到替换逆变器电源后的等效线路故障电流值I_k ^*，计算公式如下：I_k ^*＝(I_k-I_k1)+I_k1 ^*；

步骤五、计算出故障点到保护安装处的距离l，计算公式如下：

式中，E为传统旋转电机的内电势；X_s'为将逆变器电源等效替换为传统旋转电机后，电源侧的等效内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值。

步骤六、上述计算公式总体上是线性的，但是仍存在一定非线性偏差，工程中可，故根据给出工程经验，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。这里的经验修正公式，可以在仿真平台上搭建相同线路条件下，电源侧含混合电源和仅含旋转电机的仿真对比模型，设置在不同点发生故障，获取数据，再经过matlab等软件拟合得到，在不同电源占比情况下，可能系数有所差异，但在工程中可以根据不同情况分别修正，不影响工程应用。

进一步的，流经短路点的故障电流I_k可由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和等效后电源侧内阻抗X_s'可由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置直接测量或折算获得。

需要说明的是，本实施例的电力系统故障为三相对称短路故障，所述电力输电线路模型视为“一字型”，即故障点到保护安装处间的距离L和电力线路单位长度阻抗X_l的乘积即为短路点到保护安装处间的线路阻抗。

实施原理：如图1所示，为完全应用传统旋转电机为电源的电网结构示意图。在传统电网中，仅有传统旋转电机作为电网的电源，这种情况下，在电网发生故障之后，流过线路的故障电流为：

(其中，E为发电机内电势，X_s为发电机的内阻抗，X_L为保护安装处到故障点间的线路阻抗)。通常情况下，由传统旋转电机输出的故障电流值很高，能达到正常电流的20～50倍，现有的距离保护方法和装置能够较为成熟有效地应对此种仅含传统旋转电机的电网中出现的各种故障进行测距。

如图2所示，完全应用逆变器电源为电源的电网结构示意图。在电网发生故障之后，由于逆变器电源内部电力电子装置的限制，流过线路的故障电流为：I_k＝k×I_N(其中，I_N为正常情况下逆变器电源输出的额定电流值，k为故障后逆变器电源输出电流值和逆变器电源额定电流之间的比例系数，一般情况下，k由逆变器电源自身设计冗余度决定)。通常情况下，k取1.0～2.0。因此，相比于传统旋转电机，故障后逆变器电源输出电流值很小，且在非线性控制的作用下，故障电流大小几乎不会随着短路点距离的变化而变化。因此，现有的距离保护方法和装置无法直接获得故障测距信息，无法实现对故障的准确隔离。

本实施例提出一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法，基于通过在线辨识方法，确定电源侧的传统旋转电机和逆变器电源占比。

该辨识方法的原理为：利用现有距离保护的测量回路，辨识出保护安装处电源方向的构成成分，并存储至保护装置中。辨识模型如图4所示，扰动源为线路侧的较大负荷波动或短路故障，因此该辨识方法具有一定的时变跟踪性能。

通常情况下，可以将传统旋转电机视为电压源，将逆变器电源视为受控电流源，因电压源和电流源的响应特性不同，给该系统一定的扰动信号后，电源侧的电压/电流响应信息也会随着电源构成占比的不同而不同，从而可得到此时电网中逆变器电源和传统旋转发电机各自的占比。电源侧的实际电源设备众多，但同步机基本上是恒定电压源，逆变器基本上满足电流受控的特性，因此该模型结构可视为将传统旋转电机和逆变器电源进行等效合并(利用戴维南定理和诺顿定理等)后的等效电源。

很显然，在故障发生前后的短时间内，电源侧的构成占比不变，即传统旋转电机和逆变器电源的各自容量占比不会发生变化。

实施例二：

本实施例提供一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护装置，包括：

辨识模块：用于辨识获得电源构成占比，所述电源构成占比为电网电源端侧传统旋转电机和逆变器电源各自的占比；

监测模块：用于实时监测获取电路信息；

第一判断模块：用于根据监测得到的电路信息，判断是否存在故障点，若存在故障点，则启动保护，跳转距离模块，否则，跳转辨识模块；

距离模块：用于根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离；

第二判断模块：用于若满足保护动作条件，则跳转保护动作模块，否则，跳转第一判断模块；

保护动作模块：用于启动保护中断服务，即发出动作指令于相应断路器以切除故障，并跳转辨识模块。

本实施例的装置可以适用于实施实施例一所述的方法。

实施例三：

本实施例提供一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行实施例一所述方法的步骤。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：辨识获得电源构成占比，所述电源构成占比为电网电源侧传统旋转电机和逆变器电源各自容量的占比；

步骤B：实时监测获取电路信息；

步骤C：根据监测得到的电路信息，判断是否存在故障点，若存在故障点，则启动保护，跳转步骤D，否则，跳转步骤A；

步骤D：根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离；

步骤E：若满足保护动作条件，则跳转步骤F，否则，跳转步骤C；

步骤F：启动保护中断服务，即发出动作指令于相应断路器以切除故障，并跳转步骤A。

2.根据权利要求1所述的电网距离保护方法，其特征在于，辨识获得电源构成占比的方法包括：

通过距离保护的测量回路，辨识出保护安装处电源侧的构成成分，并存储至保护装置中。

3.根据权利要求1所述的电网距离保护方法，其特征在于，所述电路信息包括流经短路点的故障电流I_k、逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s；

根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“去除法”，将逆变器电源的故障输出电流从混合模型的线路电流中去除，只余传统旋转电机输出部分，然后根据传统旋转电机输出部分计算出短路点到保护安装处的距离。

4.根据权利要求3所述的电网距离保护方法，其特征在于，“去除法”具体包括以下步骤：

测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，计算公式如下：

I_k1＝k×I_N

式中，I_N为等效逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数；

计算出故障后传统旋转电机输出的故障电流I_k2，计算公式如下：I_k2＝I_k-I_k1；

计算出故障点到发电机母线的距离l，计算公式如下：

式中，E为传统旋转电机的内电势；X_s为传统旋转电机的内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值；

根据以下工程经验公式，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。

5.根据权利要求4所述的电网距离保护方法，其特征在于，流经短路点的故障电流I_k由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置获得。

6.根据权利要求1所述的电网距离保护方法，其特征在于，所述电路信息包括流经短路点的故障电流I_k、逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和传统旋转电机内阻抗X_s；

根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离的方法包括“替换法”，将混合模型中逆变器电源折算成同容量的旋转电机电源，折算后电源总容量不变，但是成分完全由传统旋转电机构成，然后按照折算后的电压/电流值计算出短路点到保护安装处的距离。

7.根据权利要求6所述的电网距离保护方法，其特征在于，“替换法”包括以下步骤：

测量出电力系统发生短路故障后，流经短路点的故障电流I_k；

计算出故障后逆变器电源限幅输出的故障电流I_k1，计算公式如下：

I_k1＝k×I_N

式中，I_N为逆变器电源的额定输出电流；k为比例系数；

理论上用相同台数和输出功率的传统旋转电机替换电网中的逆变器电源，得到等效于旋转电机存在的故障电流值I_k1 ^*，计算公式为：

式中，I_k为故障后测得的线路故障电流，I_k1为等效逆变器电源的额定输出电流，即I_k-I_k1为故障后旋转电机输出的故障电流，k为比例系数，逆变器电源的占比为m％，旋转电机的占比为n％；

计算得到替换逆变器电源后的等效线路故障电流值I_k ^*，计算公式如下：I_k ^*＝(I_k-I_k1)+I_k1 ^*；

计算出故障点到发电机母线的距离l，计算公式如下：

式中，E为传统旋转电机的内电势；X′_s为将逆变器电源等效替换为传统旋转电机后电源侧的等效内阻抗；X_l为电力线路单位长度的阻抗值；

根据以下工程经验公式，进行修正：

L＝al³+bl²+cl+d

式中，l为计算得到的故障点到保护安装处的距离；L为修正后的故障点到保护安装处的距离，a、b、c、d为由工程经验得到的系数。

8.根据权利要求7所述的电网距离保护方法，其特征在于，流经短路点的故障电流I_k由现有测量装置直接测得，逆变器电源的额定输出电流I_N、传统旋转电机内电势E和等效后电源侧内阻抗X_s'由旋转电机和逆变器电源设备铭牌参数或现有测量装置直接测量或折算获得。

9.一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护装置，其特征在于，包括：

辨识模块：用于辨识获得电源构成占比，所述电源构成占比为电网电源侧传统旋转电机和逆变器电源各自容量的占比；

监测模块：用于实时监测获取电路信息；

第一判断模块：用于根据监测得到的电路信息，判断是否存在故障点，若存在故障点，则启动保护，跳转距离模块，否则，跳转辨识模块；

距离模块：用于根据所述电源构成占比处理电路信息，获取相应故障点到发电机母线的距离；

第二判断模块：用于若满足保护动作条件，则跳转保护动作模块，否则，跳转第一判断模块；

保护动作模块：用于启动保护中断服务，即动作于相应断路器动作以切除故障，并跳转辨识模块。

10.一种基于电源构成占比在线辨识的电网距离保护装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行权利要求1-8任一项所述方法的步骤。

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