[發(fā)明專利]低壓系統(tǒng)多層級全范圍選擇性協(xié)調(diào)保護技術(shù)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310345729.8
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103457247A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆希仁;吳曉梅;張培銘
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J13/00;G01R31/02;G01R19/04
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 薛金才;蔡學俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低壓系統(tǒng)中的選擇性保護技術(shù)，具體是應用短路故障早期檢測及其預測來實現(xiàn)的系統(tǒng)保護選擇性的技術(shù)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的低壓系統(tǒng)中采用三段式過電流保護，上下級斷路器之間常通過設(shè)定不同的整定電流或動作延時時間來實現(xiàn)系統(tǒng)保護的選擇性。但這種保護方式是以犧牲保護的快速性為代價來獲取保護的選擇性，而且這種保護方式無法實現(xiàn)準確的選擇性保護。當系統(tǒng)級數(shù)較少時，延時時間較短，對處于發(fā)生短路故障的設(shè)備影響較小。如果級數(shù)過多，延時時間過長，則由于短路導致的電壓跌落會影響正常負荷的運行；同時過長的延時時間還可能導致局部過熱、對正常設(shè)備造成損壞。此外，低壓配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相對較小，短路后相鄰兩級的保護開關(guān)所處部位的短路電流值相近，使得保護開關(guān)的動作電流值難以整定，當系統(tǒng)中任意部位發(fā)生短路故障后，雖然可以最終達到可靠隔離故障的作用，但有可能引起非故障區(qū)域斷電，達不到較好的選擇性。

近年來，許多學者及企業(yè)在改進選擇性保護技術(shù)方面進行了大量的研究，在傳統(tǒng)的時間——電流選擇性的基礎(chǔ)上，提出或推出了如虛擬時間選擇性、能量選擇性、區(qū)域選擇性聯(lián)鎖等選擇性保護方案及產(chǎn)品。但這些方案或產(chǎn)品僅是對傳統(tǒng)過流保護方法的改進，并不適用于所有場合，也無法實現(xiàn)準確的全選擇性保護。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展尤其是智能配電網(wǎng)的應用需求，其對配電線路保護的速動性和選擇性提出了更高的要求。當前選擇性保護技術(shù)的發(fā)展方向已不僅是局部選擇性提升到全局選擇性，而且將系統(tǒng)的選擇性保護范圍從電源側(cè)向終端側(cè)延伸。本發(fā)明將基于低壓系統(tǒng)短路故障早期檢測及其峰值預測方法，配合以智能的信息交換及快速分斷操作機構(gòu)，由此提高低壓系統(tǒng)保護的選擇性，實現(xiàn)多層級配電系統(tǒng)全范圍智能化的選擇性協(xié)調(diào)保護。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種新的低壓配電系統(tǒng)選擇性保護技術(shù)，該技術(shù)以短路故障早期檢測及其峰值預測為基礎(chǔ)，配合智能的信息交換平臺及快速分斷機構(gòu)，實現(xiàn)多層級配電系統(tǒng)全范圍智能化的選擇性保護。

????本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種低壓系統(tǒng)多層級全范圍選擇性協(xié)調(diào)保護技術(shù)，其特征在于：?

???1）監(jiān)測流經(jīng)低壓系統(tǒng)各層級各支路斷路器的電流、電壓量，并對其進行實時的在線短路故障早期檢測；

???2）就地判斷低壓系統(tǒng)各層級各監(jiān)測支路是否發(fā)生了短路故障；若是，對該支路的故障電流進行峰值預測；若否，繼續(xù)監(jiān)測；

???3）各個檢測到短路故障的支路將該支路的故障電流預測結(jié)果及斷路器編號上傳到智能控制與信息交換平臺；然后在平臺上，將上傳的信息與預先存儲在平臺中的各層級的各支路斷路器信息進行分析比較；最后根據(jù)分析診斷結(jié)果，向能可靠分斷已發(fā)生的短路故障的相應層級的支路斷路器發(fā)送控制命令；???

4）支路斷路器根據(jù)接收到的命令，在短路早期快速切斷短路故障。

所述的短路故障早期檢測是基于短路電流奇異性特征及其辨識期間的電壓變化率綜合分析的早期檢測方法。近年來，許多學者對于短路故障的早期監(jiān)測方法進行了大量的研究，如基于回歸分析的峰值預測法、小波分析法、立方判據(jù)法等。但若僅使用其中一種方法，則檢測的可靠性可能達不到要求。為了提高短路故障早期檢測的可靠性，本發(fā)明采用基于短路電流奇異性特征及電壓變化率綜合分析的早期檢測方法。

為了實現(xiàn)多層級的選擇性協(xié)調(diào)保護，無論短路故障發(fā)生在任何層級或支路節(jié)點，所述的故障電流峰值預測對于各層級每一個檢測到短路故障的支路都要進行。由于短路故障的峰值電流與故障初相角、預測時刻的電流瞬時值有很大的關(guān)系，所述的故障電流峰值預測需要考慮到短路故障的初相角、短路故障早期可靠辨識時刻（一般短路故障早期辨識時間需要0.2-0.5ms）的電流瞬時值等信息。且為了減少智能信息交換平臺判斷時間及其與各支路斷路器短路故障檢測裝置的通訊時間，所有的峰值預測均在各支路斷路器處的本地短路故障早期檢測辨識及其峰值預測裝置中進行。