[發明專利]一種含逆變型分布式電源的配電網線路分區域保護方法

有效

• 申請號: 202010883952.8
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112134264B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 吳通華;鄭玉平;戴魏;姚剛;于洋;謝民;王同文;李新東;侯小凡;吳紅斌;喬一達
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國網安徽省電力有限公司;國網電力科學研究院有限公司;南瑞集團有限公司;國家電網有限公司;合肥工業大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松

1.一種含逆變型分布式電源的配電網線路分區域保護方法，其特征在于：包括如下步驟：

將包含IIDG配電網系統的線路進行區域劃分，得到IIDG上游線路區域、IIDG下游線路區域、IIDG并網線路區域；

將IIDG上游線路區域內線路兩端的保護均加裝方向元件，分別在IIDG上游線路區域發生相間短路故障或三相短路故障時，對IIDG上游線路區域內保護和方向元件進行整定；

分別在IIDG下游線路區域發生相間短路故障或三相短路故障時，對IIDG下游線路區域內保護進行整定；

分別在IIDG并網線路區域發生區內故障或區外故障時，對IIDG并網線路區域內保護進行整定；

所述IIDG上游線路區域為配電網電源相鄰母線到IIDG并網母線之間的線路區域；所述IIDG下游線路區域為IIDG并網母線到末端負荷之間的線路區域；所述IIDG并網線路區域為逆變型分布式電源相鄰母線到IIDG并網母線之間的線路區域；

當IIDG上游線路區域發生相間短路故障時，IIDG上游線路區域內保護和方向元件的進行整定，具體步驟如下：

步驟2.1、根據保護線路末端相間短路故障時的邊界條件以及IIDG下游線路區域負荷等效阻抗，得到末端相間短路故障時配電網系統的復合序網，利用復合序網確定IIDG的出口電壓與輸出電流之間的關系式F¹；

步驟2.2、聯立IIDG的故障等效模型F和IIDG的出口電壓與輸出電流之間的關系式F¹，將配電網系統正常運行時，IIDG的輸出電流作為迭代初始值代入關系式F¹，計算出故障發生瞬間IIDG出口電壓，將瞬間IIDG出口電壓代入故障等效模型F，得到迭代修正后IIDG的輸出電流，再將迭代修正后IIDG的輸出電流重新代入關系式F¹中進行反復迭代計算，直至第k次與第k-1次并網點正序電壓之間的誤差滿足停止迭代，輸出最終迭代的IIDG并網點輸出電壓和輸出電流，其中，分別代表第k次與第k-1次迭代后的并網點正序電壓，ε為誤差值，根據迭代計算得到的IIDG并網點輸出電壓和輸出電流，計算保護線路末端發生相間短路故障情況下，流過IIDG上游線路區域保護的正序電流；所述故障等效模型F，具體公式如下：

其中，為有功電流和無功電流的參考值，K為比例系數，為故障時IIDG的出口正序電壓的幅值，P_ref為IIDG直流側輸出功率，為IIDG的輸出電流，I_N為IIDG額定電流、U_N為IIDG額定電壓；

步驟2.3、將流過IIDG上游線路區域保護的正序電流乘以可靠系數，得到IIDG上游線路區域保護的保護電流的整定值；

步驟2.4、利用配電網電源等效阻抗以及IIDG下游線路區域負荷等效阻抗，實時計算保護上游阻抗角以及除IIDG并網線路的保護下游線路阻抗角；

步驟2.5、對于線路配電網電源側保護的方向元件，保護下游故障為正向故障，保護上游故障為反向故障，因此以保護上游線路阻抗角的反向角作為正向靈敏角，以除IIDG并網線路的保護下游線路阻抗角作為反向靈敏角；對于線路IIDG側保護的方向元件，保護下游故障為反向故障，保護上游故障為正向故障；因此以保護上游線路阻抗角的反向角作為反向靈敏角，以除IIDG并網線路的保護下游線路阻抗角作為正向靈敏角；

步驟2.6、將正向靈敏角與反向靈敏角的角平分線作為方向元件的動作區域邊界進行整定；

當IIDG上游線路區域發生三相短路故障時，IIDG上游線路區域內保護和方向元件的進行整定，具體步驟如下：

步驟3.1、利用故障時保護處的電壓對IIDG上游線路區域三相短路故障時保護的保護電流進行整定，整定公式如下：

其中，為保護的電流整定值，Z_L為線路的阻抗，K_k為可靠系數，為故障時保護的電壓；

步驟3.2、若故障時保護測得的故障電壓大于死區電壓時，采用正序方向判據作為動作區域邊界，正序方向判據公式如下：

其中，為最大靈敏角，即線路阻抗角；和為保護電壓和電流的正序分量；

步驟3.3、若故障時保護測得的故障電壓小于死區電壓時，若保護測得的短路電流大于2倍的IIDG額定電流，故障位于方向元件下游；若短路電流為IIDG額定電流的1.2～1.5倍，故障位于方向元件上游；

當IIDG下游線路區域發生相間短路故障時，對IIDG下游線路區域內保護進行整定，具體步驟如下：

步驟4.1、根據故障前保護的電壓與電流實時計算IIDG下游線路區域負荷等效阻抗，公式如下：

其中，Z_a為負荷等效阻抗，Z_L1為保護下游線路的阻抗，為故障前保護的電壓，為故障前保護的電流；

步驟4.2、根據故障后保護的電壓和電流的負序分量實時計算IIDG上游線路區域的配電網電源等效阻抗，公式如下：

其中，Z_S為配電網電源等效阻抗，Z_L2為保護上游線路的阻抗，為故障后保護的電壓負序分量，為故障后保護的電壓負序分量；

步驟4.3、根據配電網電源等效阻抗和IIDG下游線路區域負荷等效阻抗，得到發生相間短路故障時配電網系統的復合序網，由復合序網得到故障時保護下游的正序等效阻抗，從而得到故障時保護正序電壓，正序電流和保護下游正序等效阻抗之間的關系式F²，公式如下：

其中，為故障時保護的正序電壓，為流過保護的正序電流，為復合序網中保護下游的正序等效阻抗；

步驟4.4、利用關系式F²得到相間短路故障時保護的保護電流的整定公式，通過公式對保護進行整定，整定公式如下：

其中，為保護的正序電流整定值，K_k為可靠系數；

當IIDG下游線路區域發生三相短路故障時，對IIDG下游線路區域內保護進行整定，具體步驟如下：

步驟5.1：根據故障時保護的電壓對IIDG下游線路區域三相短路故障時保護的保護電流進行整定，整定公式如下：

其中，為保護的電流整定值，Z_L為線路的阻抗，K_k為可靠系數，為故障時保護的電壓；

分別在IIDG并網線路區域發生區內故障或區外故障時，對IIDG并網線路區域內保護進行整定，具體步驟如下：

步驟6.1、設置IIDG并網線路區域內保護的保護啟動判據，當保護滿足保護啟動判據后啟動，保護啟動判據公式如下：

其中，和為線路節點m端、n端電流的正序分量，代表線路兩端電流正序分量之和；是啟動電流門檻；

步驟6.2、保護啟動后，如保護滿足保護動作判據，則保護動作；保護動作判據公式如下：

其中，K為制動系數。