一种配电网自适应电流保护系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种配电网自适应电流保护系统及方法，系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块；方法判断当前配电网的故障类型；计算对称短路故障下及不对称短路故障下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值；比较保护整定值与电流测量值并对配电网保护。本发明专利技术提出的系统及方法利用测量电气量建立等值模型，避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸，即使在两相短路不利情况下，主保护范围仍能达到本线路的70％以上；在对称故障和不对称故障下均能可靠动作；确保有效且可靠切除配电网故障。

Adaptive current protection system and method for distribution network

The invention provides a distribution network adaptive current protection system and method. The system includes data acquisition module, short-circuit fault protection setting module, asymmetrical short-circuit protection setting module and fault diagnosis module; method to judge the type of fault current distribution network; calculation of symmetrical short-circuit fault and asymmetrical short-circuit fault current protection setting value and limit current protection setting value; comparing the protection setting value and current measurement and protection of distribution network. The system and method proposed by the invention utilize measuring electric quantity to establish equivalent model, avoid large amounts of calculation of external system equivalence, and the difficulty that the distribution power supply output is uncertain and can not be accurately equivalent. Adaptive current protection scope of main protection and backup protection has been effectively extended, even in the two-phase short circuit under adverse circumstances, the main scope of protection can still reach the line 70%; in the symmetrical and asymmetrical fault can ensure reliable operation; the efficiency and reliability of distribution network fault removal.

【技术实现步骤摘要】
一种配电网自适应电流保护系统及方法
本专利技术涉及电力系统继电保护
，具体涉及一种配电网自适应电流保护系统及方法。
技术介绍
传统三段式过电流保护作为配电网保护的典型配置，其保护性能对配电网的安全可靠运行至关重要。在智能配电网的发展背景下，分布式电源(Distributedgeneration-DG)的接入使得配电网单电源辐射型结构向双端电源环形结构发展，原有的无方向电流保护已经难以保证选择性。由于电流速断保护无法保护线路全长，运行方式的变化、故障类型和位置都会对电流速断保护的正确动作造成影响。分布式电源接入配电网后改变线路潮流及短路水平，使过电流保护的整定计算更为复杂，具体影响如下:分布式电源的接入会影响配电网故障电流的分布，根据外汲和助增原理，线路故障时DG节点上游的短路电流将会减小，DG节点下游的短路电流会增大。在不同故障位置和不同DG运行方式下分布式电源对短路电流的影响不同。由于光伏和风力等分布式电源的随机性和间歇性较大，根据某个运行方式计算的整定值可能不能适应故障电流的变化，从而出现误动和拒动现象。除此之外，DG故障电流经过升压变压器后电流值变得很小，且部分分布式电源由于自身过流保护装置并不能持续提供短路电流，难以根据分布式电源故障电流做出判断。因此，研究在线整定的，可以适应分布式电源接入和不同运行方式变化的电流保护势在必行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种配电网自适应电流保护系统及方法，该系统及方法利用测量电气量建立等值模型，避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸，即使在两相短路的不利情况下，主保护的保护范围能达到本线路的70％以上。不受故障类型的影响，在对称故障和不对称故障下均能可靠动作；确保有效且可靠切除配电网故障。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种配电网自适应电流保护系统，所述系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块；所述故障数据采集模块分别连接至所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块；所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块均连接至所述故障识别模块。优选的，所述故障数据采集模块包括采集单元和测量发送单元；所述采集单元连接至所述测量发送单元；所述采集单元用于采集所述配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型；所述测量发送单元将所述测量电压、测量电流以及故障类型均发送至所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块。优选的，所述对称短路保护整定模块包括对称计算单元及对称发送单元，且所述对称计算单元连接至所述对称发送单元；所述对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流，计算得到对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值；所述对称发送单元将所述对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值发送至所述故障识别模块。优选的，所述不对称短路保护整定模块包括不对称计算单元及不对称发送单元，且所述对称计算单元连接至所述不对称发送单元；所述对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流，计算得到不对称短路喜爱电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值；所述不对称发送单元将所述不对称短路喜爱电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值发送至所述故障识别模块。优选的，所述故障识别模块包括判断单元和命令单元，且所述判断单元连接至所述命令单元；所述判断单元根据保护整定值与电流测量值进行对比判别故障是否发生在保护范围内，并将判断结果发送至所述命令单元所述命令单元根据所述判断结果下发切除故障的命令。一种配电网自适应电流保护方法，所述方法包括如下步骤：步骤1.采集所述配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型；步骤2.判断当前所述配电网的故障类型；若所述故障类型为对称短路故障，则进入步骤3；若所述故障类型为不对称短路故障，则进入步骤4；步骤3.根据相量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算，得到所述对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值，进入步骤5；步骤4.根据对称分量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算，得到不对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值；步骤5.比较保护整定值与电流测量值，并根据比较结果对所述配电网进行保护操作。优选的，所述步骤3包括：3-1.根据所述保护安装处测量电压及测量电流，采用相量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算，得到对称短路故障下的电流速断保护整定值式(1)中，Krel为可靠系数，一般取1.2；Z'DG为保护背侧系统等效等值阻抗；为等效等值电势；ZL为被保护线路的阻抗；3-2.计算等效等值电势Z′DG：式(2)中，为保护安装处电压、电流故障分量；为故障后保护测量电压、电流；为故障前线路电压、电流；3-3.计算等效等值阻抗3-4.根据等效等值电势Z′DG及等效等值阻抗计算得到对称短路故障下的限时电流速断保护整定值式(4)中，Kk为电流保护Ⅱ段等效系数。优选的，所述步骤4包括：4-1.根据所述保护安装处测量电压及测量电流，采用对称分量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算，得到对称短路下电流速断保护整定值IZDZ,Ⅰ：式中：Kd为不对称短路系数，等于Z1DG为保护背侧等值正序阻抗；为保护背侧等值电势；4-2.计算保护背侧等值正序阻抗Z1DG：式中：分别为电压、电流故障分量正序分量；4-3.计算保护背侧等值电势式中：分别为BC相发生故障的相间测量电压和相间测量电流；4-4.计算不对称短路故障下的限时电流速断保护整定值IZDZ,Ⅱ：优选的，所述4-3中的所述相间电压相间电流故障分量的正序分量的计算方法包括：式中：分别为BC相故障下B、C相电压故障分量；分别为B、C相电流故障分量；分别为故障后保护安装处ABC三相测量电压；分别为ABC三相测量电流；则相间电压相间电流故障分量正序分量为：优选的，所述步骤5包括：比较保护整定值IZDZ,Ⅰ与电流测量值Im；若Im≥IZDZ,Ⅰ且电流方向为正时，则立刻进行电流速断保护操作；若Im≥IZDZ,Ⅱ且电流方向为正时，则在延时0.5s后进行限时电流速断保护操作。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供了一种配电网自适应电流保护系统及方法，系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块；方法判断当前配电网的故障类型；计算对称短路故障下及不对称短路故障下电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值；比较保护整定值与电流测量值并对配电网保护。本专利技术提出的系统及方法利用测量电气量建立等值模型，避免外部系统等值等大量计算以及分布式电源出力不确定无法准确等值的困难。自适应电流主保护和后备保护的保护范围得到有效延伸，即使在两相短路不利情况下，主保护范围仍能达到本线路的70％以上；在对称故障和不对称故障下均能可靠动作；确保有效且可靠切除配电网故障。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、本专利技术所提供的技术方案中，系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块；利用测量电气量建立等值模型，避免外部系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网自适应电流保护系统，其特征在于，所述系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块；所述故障数据采集模块分别连接至所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块；所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块均连接至所述故障识别模块。

【技术特征摘要】
1.一种配电网自适应电流保护系统，其特征在于，所述系统包括故障数据采集模块、对称短路保护整定模块、不对称短路保护整定模块和故障识别模块；所述故障数据采集模块分别连接至所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块；所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块均连接至所述故障识别模块。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障数据采集模块包括采集单元和测量发送单元；所述采集单元连接至所述测量发送单元；所述采集单元用于采集所述配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型；所述测量发送单元将所述测量电压、测量电流以及故障类型均发送至所述对称短路保护整定模块和不对称短路保护整定模块。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述对称短路保护整定模块包括对称计算单元及对称发送单元，且所述对称计算单元连接至所述对称发送单元；所述对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流，计算得到对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值；所述对称发送单元将所述对称短路下电流速断保护整定值以及限时电流速断保护整定值发送至所述故障识别模块。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述不对称短路保护整定模块包括不对称计算单元及不对称发送单元，且所述对称计算单元连接至所述不对称发送单元；所述对称计算单元根据保护安装处测量电压及测量电流，计算得到不对称短路喜爱电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值；所述不对称发送单元将所述不对称短路喜爱电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值发送至所述故障识别模块。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述故障识别模块包括判断单元和命令单元，且所述判断单元连接至所述命令单元；所述判断单元根据保护整定值与电流测量值进行对比判别故障是否发生在保护范围内，并将判断结果发送至所述命令单元所述命令单元根据所述判断结果下发切除故障的命令。6.一种配电网自适应电流保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.采集所述配电网在发生故障后的保护安装处的测量电压、测量电流以及故障类型；步骤2.判断当前所述配电网的故障类型；若所述故障类型为对称短路故障，则进入步骤3；若所述故障类型为不对称短路故障，则进入步骤4；步骤3.根据相量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算，得到所述对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值，进入步骤5；步骤4.根据对称分量故障分量法对保护背侧电路进行等值计算，得到不对称短路故障下动态的电流速断保护整定值和限时电流速断保护整定值；步骤5.比较保护整定值与电流测量值，并根据比较结果对所述配电网进行保护操作。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：3-1.根据所述保护安装处测量电压及测量电流，采用相量故障分量法对保护背侧系统进行等值计算，得到对称短路故障下的电流速断保护整定值式(1)中，Krel为可靠系数，一般取1.2；Z′DG为保护背侧系统等效等值阻抗；为等效等值电势；ZL为被保护线路的阻抗；3-2.计算等效等值电势Z′...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛万兴，孟晓丽，宋晓辉，李建芳，马静，黄天意，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网山东省电力公司济南供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11