[發明專利]有源配電網的自同步正序故障分量電流差動保護方法

有效

• 申請號: 201310462249.X
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103490394A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 高厚磊;李娟;朱國防;鄒貴彬;安艷秋
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02H7/28
• 分類號: H02H7/28;H02H3/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及電力系統繼電保護技術領域，尤其涉及一種適用于有源配電網的自同步正序故障分量電流差動保護方法。

背景技術

有源配電網指的是分布式電源（Distributed?Generation,DG）高度滲透、功率雙向流動的配電網。所謂“高度滲透”是指接入的DG對配電網的潮流、短路電流產生了實質性的影響，傳統配電網的規劃設計、保護控制、運行管理方法不再有效。顯然，現階段對分布式電源接入做了嚴格限制的制度，不符合有源配電網的發展。為充分發揮分布式電源在配電網中的積極作用，我國亦出臺相關政策，如《國家“十二五”能源發展規劃》中提出要大力發展靠近負荷布置的分布式風電、太陽能發電與天然氣發電；國家電網公司也發布了《關于做好分布式發電并網服務工作的意見（暫行）》使大量小容量分布式電源，分散接入中低壓配電網成為了可能。可以預見，未來電網將是一個高滲透率有源配電網且伴隨著分布式電源“即插即用”，“即插即忘”的理想運行模式，這無疑對配電網保護提出了嚴峻的考驗。

傳統的配電網三段式電流保護在有源配電網中受分布式電源的影響，會出現誤動或者拒動的現象。對此，國內外學者做了大量的研究工作，并提出了相應的解決方案，如限制分布式電源的接入位置和容量；利用本地信息的自適應電流速斷保護；依賴于通信的電流閉鎖式保護以及方向縱聯保護等。但是這些方法的分析建立在分布式電源滲透率不高的情況，其分析也沒有充分考慮到配電網多分支、多分段的結構特點，在配電網中的應用存在一定的局限性。

因此，需要結合配電網的結構特點以及分布式電源的故障特征，研究一種具有一定應用前景、能有效解決因分布式電源接入帶來的誤動或者拒動問題的保護方法。

電流差動保護作為最理想的保護方法，可以充分利用故障內部信息，具有完全選擇性。然而迄今為止，電流差動保護多用于輸電線路以及重要設備的保護，在配電網中受經濟性以及工作環境的限制沒有獲得廣泛應用，目前僅限于部分簡單的示范工程。

中國專利(申請號：201010507149.0)公開了一種適用于智能配電網的電流差動保護方法，該方法主要是針對傳統電流差動保護不能應用于多電源、多分支的現有有源配電網，不能有效地解決問題。

發明內容

為了克服分布式電源接入對配電網保護帶來的新問題，本發明提出了一種有源配電網自同步正序故障分量電流差動保護方法，合理地利用正序故障分量可以反映各種類型故障的特點，實現有源配電網的故障保護。本發明充分考慮了配電網多分支、多分段的結構特征，具有自適應性，可以有效的解決分布式電源接入給配電網保護帶來的問題，保證保護的選擇性和靈敏性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種有源配電網的自同步正序故障分量電流差動保護方法，在有源配電網的各個保護安裝處均裝設三相電流互感器，實時采集三相電流，獲取相電流的瞬時值，并利用瞬時值突變量，判定故障起始時刻；故障啟動后計算故障后一個周波以及故障前一個周波的基波分量，兩者之差為故障分量，進而利用對稱分量法獲取正序電流故障分量；差動保護區的各檢測點通過光纖以太網連接，用于差動保護區的各檢測點進行信息的交換；規定所有電流的正方向均為節點指向線路；本側保護裝置獲取差動保護區對側信息后，根據故障前數據進行有無不可測分支的判斷，選擇相應的差動保護判據；根據每個檢測點的本側與對側獲取的故障信息共同進行動作電流和制動電流的計算，判斷是否是故障區段，如果是故障區段，則本側保護裝置對自己發出跳閘信號，同時，本側保護裝置給對側裝置發出跳閘信號，如果不是故障區段，則等待一段時間后返回；對于下游無分布式電源接入的區段，采用傳統的三段式電流保護方法或前述有源配電網的自同步正序故障分量電流差動保護方法。

所述判定故障起始時刻的步驟為：

（1）獲取相電流的瞬時值突變量，獲取方法為：

其中，為當前時刻A、B、C任一相相電流采樣值，為故障前一個周波對應的采樣值，N為每周波的采樣點數。

（2）將相電流的瞬時值突變量與設定值進行比較，一旦有連續3個相電流突變量超過設定值，即：則斷定發生了短路故障，標記首個突變量超過設定值的點為故障起始點，并據此實現故障同步。

所述差動保護區的各檢測點進行信息的交互，是指故障啟動后，將本側保護裝置的啟動狀態、故障前后電流數據以及跳閘信號發送給對側。

所述故障分量的計算方法為求取本側電流的基波分量，利用故障后的基波分量與故障前基波分量之差，得到相電流的故障分量，具體計算為其中表示故障后一個周波的基本分量，表示故障前一個周波的基波分量。