[發明專利]一種基于電流溫度映射的獨立微電網保護方法

有效

• 申請號: 202110448212.6
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113241737B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 賈科;張旸;董雄鷹;畢天姝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;G01R31/08;G01K11/32;G01R31/52
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

1.一種基于電流溫度映射的獨立微電網保護方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1、實時測量待保護獨立微電網線路的電流和溫度，并計算得到纜芯溫度；

其中，纜芯溫度的計算表達式為：

式中，R_i、R_s、R_e分別為絕緣層、鋁護套和外護套的等值熱阻；T_d、T_i、T_s、T_e分別為導體與結緣層、絕緣層與鋁護套、鋁護套與外護套以及外表面的溫度；Q_c、Q_i、Q_s分別為纜單位長度的纜芯熱耗、絕緣層介質損耗以及金屬層環渦損耗；I為流過電纜線芯的電流有效值；R′為導體單位長度的直流電阻；Ys為集膚效應系數；Yp為鄰近效應系數；ω＝2πf，f為系統頻率；U0為電纜線路的相電壓；tanδ為絕緣的介質損耗因數；ε為絕緣介質的介電常數；Di為電纜絕緣層的直徑；dc為電纜線芯導體的直徑；λ1與λ2分別為環流損耗與渦流損耗對應導體損耗的系數，其中環流損耗系數求解表達式為λ1＝Rs/R·[1/(1+Rs2/X2)]，R為纜芯電阻；渦流損耗系數λ2通常極小，忽略不計；

步驟2、將步驟1實時測得的纜芯溫度與正常運行時的基準映射進行比較，得到相對于基準映射的映射偏移度，并用該映射偏移度作為故障判據；

步驟3、通過比較所述故障判據實際運算值與整定值之間的大小來識別故障，并進行故障測距，進而啟用相應的保護措施。

2.根據權利要求1所述基于電流溫度映射的獨立微電網保護方法，其特征在于，所述步驟2的過程具體為：

采用的故障判據表示為：ΔT_I＝T_f-T₀＝T_f-ai²-b

式中，T_f為當前測得纜芯溫度；T₀為基準映射；i為測量電流；ΔT_I為相對于基準映射的映射偏移度；參數a、b經仿真擬合獲得，對于10kV電力電纜而言，經仿真得到a＝1.21×10^-4，b＝19.8；

基于上式，當系統正常運行時，由于線路中電流發熱較小，故障點測量溫度和基準映射所對應的溫度相差較小，故映射偏移度ΔT_I趨于0；當系統發生故障且新能源場站正常出力時，故障點處由于電弧發熱，溫度存在較大差異，導致映射偏移度ΔT_I大于0，以此來識別是否發生故障。

3.根據權利要求1所述基于電流溫度映射的獨立微電網保護方法，其特征在于，在步驟3中，通過比較所述故障判據實際運算值與整定值之間的大小來識別故障，并進行故障測距，具體包括：

考慮到斷線或負荷電流突然減小特殊情況導致的保護誤動問題，增設輔助判據，當溫度的時間變化率大于整定值時，進行故障測距，具體表達式為；

式中，T_t為當前某位置纜芯溫度；T_t-1為該位置上一時刻纜芯溫度；T_set為偏移度整定值；k_set為溫度時間變化率的整定值；t_c為溫度采集周期；ΔT_I為相對于基準映射的映射偏移度；

上式表示：若線路某點滿足映射偏移度ΔT_I大于T_set，且滿足溫度的時間變化率大于k_set時，則進行故障測距。

4.根據權利要求1所述基于電流溫度映射的獨立微電網保護方法，其特征在于，在步驟3中，偏移度整定值T_set包括CT幅值誤差、干擾熱源誤差、故障電流增幅誤差及裕度系數，具體表示為：

T_set＝T_CT+T_SRC+T_ARC+T_R

式中，T_CT為CT誤差；T_SRC為熱源誤差；T_ARC為故障電流增幅誤差；T_R為保護裕度。

5.根據權利要求1所述基于電流溫度映射的獨立微電網保護方法，其特征在于，在步驟3中，啟用相應的保護措施具體過程為：

若發生單相故障，則判定滿足故障判據的相別為故障相，繼電保護裝置發出故障相跳閘命令，非故障相仍繼續運行；

若發生兩相或三相故障，則判定滿足故障判據的相別為故障相，繼電保護裝置發出三相全部跳閘命令。