一种用于配电网继电保护的在线控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于配电网继电保护的在线控制系统及方法，该系统包括故障数据采集模块、支路贡献系数计算模块、依次连接的保护等值电路变换模块、主保护整定模块和后备保护整定模块；该方法计算保护背侧等值电势和等值阻抗及主保护整定值；支路贡献系数及支路保护电流值；通过分支系数原理计算后备保护在线整定值。本发明专利技术提出的系统及方法不受分布式电源接入的影响，解决了分布式电源接入馈线的配电网保护问题。同时在两相短路的不利情况下，主保护的保护范围仍能达到本线路的80％，后备保护范围均延伸到下级线路的40％以上；显著增大了主保护和后备保护的保护范围；在对称故障和不对称故障下均能可靠动作；提高了配电网的运行可靠性。

On line control system and method for relay protection of distribution network

The present invention provides a method for on-line control system and method of relay protection of distribution network, the system includes a data acquisition module, fault slip contribution coefficient calculation module, which are connected in turn protection equivalent circuit conversion module, the main protection setting module and backup protection setting calculation module; the back side protection and equivalent impedance and equivalent potential the main protection setting value; branch contribution coefficient and branch protection current value; through the branch coefficient calculation principle of online backup protection setting value. The system and the method proposed by the invention are free from the influence of the distributed power supply and solve the problem of the distribution network protection of the distribution power supply to the feeder. At the same time in adverse circumstances of two-phase short circuit, the protection scope of main protection can still reach the line 80%, backup protection range extends to the lower line of the above 40%; the scope of protection of a significant increase in the main protection and backup protection; can rely on action in both symmetrical and asymmetrical fault; to improve the reliability of distribution net.

【技术实现步骤摘要】
一种用于配电网继电保护的在线控制系统及方法
本专利技术涉及电力系统继电保护
，具体涉及一种用于配电网继电保护的在线控制系统及方法。
技术介绍
随着能源与环境问题日益加重，以能源利用率高、兼容环境、适应可再生能源为特点的分布式发电(distributedgenerationDG)日益成为研究的热点。DG与大电网联合运行，具有供电灵活性、可靠性和安全性等社会效益，还具有削峰填谷，降低网损，提高现有设备利用率等经济效益。但在另一方面，DG的接入改变了配电网单电源辐射型结构，也改变了电力系统运行状态和故障水平，进而对继电保护提出了严峻的挑战。小容量DG对保护的影响并不大，但是一些大型DG的共同作用就可能会导致传统三段式电流保护误动作。同时，DG灵活多样的接入方式，也使保护的配合关系变得更为复杂。现有的配电网保护方案是：当故障发生时，立即切除电网中所有DG，以确保原有保护能够正确动作。统计结果表明，配电网中80％的故障都是瞬时性故障，盲目切除DG将会限制DG的正常运行，削弱供电可靠性。目前为了解决上述问题，一些致力于研发含DG的配电网自适应保护新方案，取得了一定的成果，主要包括：提出利用正序电流和工频电流量在含有DG的配电网中进行故障定位的方法；提出一种将线路末端的功率方向信息引入始端电流的自适应保护方案；提出一种在DG上游区域配置方向纵联保护，同时对过流保护加装方向元件的保护方案。但这几种方案都无法很好的解决解决现有配电网保护方案在接入分布式电源后保护范围小，误动和拒动的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种用于配电网继电保护的在线控制系统及方法，该系统及方法不受分布式电源接入的影响，解决了分布式电源接入馈线的配电网保护问题。同时在两相短路的不利情况下，主保护的保护范围仍能达到本线路的80％，后备保护的保护范围均能延伸到下级线路的40％以上。与传统电流保护相比，该方法显著增大了主保护和后备保护的保护范围；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；提高了配电网的运行可靠性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于配电网继电保护的在线控制系统，所述配电网中的馈线接有分布式电源；所述系统包括故障数据采集模块、支路贡献系数计算模块、依次连接的保护等值电路变换模块、主保护整定模块和后备保护整定模块；所述故障数据采集模块分别连接至所述保护等值电路变换模块和所述支路贡献系数计算模块；所述支路贡献系数计算模块连接至所述后备保护整定模块。优选的，所述故障数据采集模块包括采集单元及电流数据发送单元，且所述采集单元连接至所述电流数据发送单元；所述采集单元用于采集所述配电网在发生故障后的所述分布式电源注入电流；所述电流数据发送单元用于接收注入电流数据，并将所述注入电流数据发送至所述保护等值电路变换模块和支路贡献系数计算模块。优选的，所述保护等值电路变换模块包括依次连接的配电网系统识别单元、等值变换单元及等值数据发送单元；所述配电网系统识别单元用于识别并存储所述配电网系统的运行方式和网络的拓扑结构，并将所述配电网系统的运行方式和网络的拓扑结构发送至所述等值变换单元；所述等值变换单元根据配电网系统的运行方式和网络的拓扑结构，对保护背侧网络进行等值变换，得到并发送保护背侧等值电势和等值电阻至所述等值数据发送单元；所述等值数据发送单元用于将所述保护背侧等值电势和等值电阻发送至所述主保护整定模块。优选的，所述主保护整定模块包括主保护计算单元及整定值发送单元，且所述主保护计算单元连接至所述整定值发送单元；所述主保护计算单元根据所述保护背的侧戴维南等值模型和故障类型计算得到主保护整定值；所述整定值发送单元将所述主保护整定值发送至所述后备保护整定模块。优选的，所述支路贡献系数计算模块包括支路计算单元及系数发送单元，且所述支路计算单元连接至所述系数发送单元；所述支路计算单元根据网络拓扑建立支路贡献系数矩阵，计算得到支路贡献系数；所述系数发送单元用于将所述支路贡献系数发送至后备保护整定模块。优选的，所述后备保护整定模块包括接收单元和后备计算单元，且所述接收单元连接至所述后备计算单元；所述接收单元用于接收所述支路贡献系数及主保护整定值数据；所述后备计算单元根据所述支路贡献系数及主保护整定值计算得到后备保护整定值。一种用于配电网继电保护的在线控制方法，所述方法包括如下步骤：步骤1.采集在配电网发送故障后的分布式电源注入电流及故障类型；步骤2.计算得到保户背侧等值电势和等值阻抗及主保护整定值；步骤3.根据网络拓扑建立支路贡献系数矩阵，计算得到支路贡献系数及支路保护电流值；步骤4.根据后备保护范围内的主保护整定值及所述支路保护电流值，通过分支系数原理计算后备保护在线整定值。优选的，所述步骤2包括：2-1.根据配电网系统的运行方式、网络拓扑结构和分布式电源注入电流，计算得到保护背侧等值电势u和等值阻抗Zm：式(1)和(2)中，Zl为保护背侧线路阻抗；Zd为保护背侧阻抗；i为保护背侧节点注入电流；2-2.根据所述保护背侧等值电势u、等值阻抗Zm、戴维南等值模型和故障类型，计算得到主保护整定值ips：式(3)中，Zql为被保护线路的阻抗值；kd为故障类型系数；kk为可靠系数。优选的，所述步骤3包括：3-1.根据网络拓扑建立支路贡献系数矩阵，建立支路贡献系数矩阵C(λ)：式(4)中，YN为节点导纳矩阵；A为节点关联矩阵；Y为支路导纳矩阵；3-2.根据节点在导纳矩阵中的编号得到支路贡献系数矩阵中对应元素，得到支路贡献系数；3-3.根据支路贡献系数、支路电流测量值及分布式电源注入电流，计算得到支路保护电流值；所述支路保护电流值为用于保护所在支路不受分布式电源影响的电流值；il,DG＝λl,DGiDG(5)il,M＝il,d-il,DG(6)式(5)和(6)中，λl,DG为支路受分布式电源影响的支路贡献系数；iDG为分布式电源注入电流；il,DG为分布式电源注入电流分配到支路中的电流值；il,d为支路测量电流；il,M为不受分布式电源影响的支路电流。优选的，所述步骤4包括：根据式(5)、式(6)及主保护整定值，计算得到后备保护在线整定值的公式如下：式(7)和(8)中，ibs2为保护2的后备保护自适应整定值；ips1为保护1的主保护自适应整定值；kb为分支系数；krel为可靠系数；il1,M为不受分布式电影响的保护1所在支路电流；il2,M为不受分布式电源影响的保护2所在支路电流。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供了一种用于配电网继电保护的在线控制系统及方法，该系统包括故障数据采集模块、支路贡献系数计算模块、依次连接的保护等值电路变换模块、主保护整定模块和后备保护整定模块；该方法计算保护背侧等值电势和等值阻抗及主保护整定值；支路贡献系数及支路保护电流值；通过分支系数原理计算后备保护在线整定值。本专利技术提出的系统及方法不受分布式电源接入的影响，解决了分布式电源接入馈线的配电网保护问题。同时在两相短路的不利情况下，主保护的保护范围仍能达到本线路的80％，后备保护范围均延伸到下级线路的40％以上；显著增大了主保护和后备保护的保护范围；在对称故障和不对称故障下均能可靠动作；提高了配电网的运行可靠性。与最接近的现有技术比，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于配电网继电保护的在线控制系统，所述配电网中的馈线接有分布式电源；其特征在于，所述系统包括故障数据采集模块、支路贡献系数计算模块、依次连接的保护等值电路变换模块、主保护整定模块和后备保护整定模块；所述故障数据采集模块分别连接至所述保护等值电路变换模块和所述支路贡献系数计算模块；所述支路贡献系数计算模块连接至所述后备保护整定模块。

【技术特征摘要】
1.一种用于配电网继电保护的在线控制系统，所述配电网中的馈线接有分布式电源；其特征在于，所述系统包括故障数据采集模块、支路贡献系数计算模块、依次连接的保护等值电路变换模块、主保护整定模块和后备保护整定模块；所述故障数据采集模块分别连接至所述保护等值电路变换模块和所述支路贡献系数计算模块；所述支路贡献系数计算模块连接至所述后备保护整定模块。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及电流数据发送单元，且所述采集单元连接至所述电流数据发送单元；所述采集单元用于采集所述配电网在发生故障后的所述分布式电源注入电流；所述电流数据发送单元用于接收注入电流数据，并将所述注入电流数据发送至所述保护等值电路变换模块和支路贡献系数计算模块。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保护等值电路变换模块包括依次连接的配电网系统识别单元、等值变换单元及等值数据发送单元；所述配电网系统识别单元用于识别并存储所述配电网系统的运行方式和网络的拓扑结构，并将所述配电网系统的运行方式和网络的拓扑结构发送至所述等值变换单元；所述等值变换单元根据配电网系统的运行方式和网络的拓扑结构，对保护背侧网络进行等值变换，得到并发送保护背侧等值电势和等值电阻至所述等值数据发送单元；所述等值数据发送单元用于将所述保护背侧等值电势和等值电阻发送至所述主保护整定模块。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主保护整定模块包括主保护计算单元及整定值发送单元，且所述主保护计算单元连接至所述整定值发送单元；所述主保护计算单元根据所述保护背的侧戴维南等值模型和故障类型计算得到主保护整定值；所述整定值发送单元将所述主保护整定值发送至所述后备保护整定模块。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支路贡献系数计算模块包括支路计算单元及系数发送单元，且所述支路计算单元连接至所述系数发送单元；所述支路计算单元根据网络拓扑建立支路贡献系数矩阵，计算得到支路贡献系数；所述系数发送单元用于将所述支路贡献系数发送至后备保护整定模块。6.如权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述后备保护整定模块包括接收单元和后备计算单元，且所述接收单元连接至所述后备计算单元；所述接收单元用于接收所述支路贡献系数及主保护整定值数据；所述后备计算单元根据所述支路贡献系数及主保护整定值计算得到后备保护整定值。7.一种用于配电网继电保护的在线控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.采集在配电网发送故障后的分布式电源注入电流及故障类型；步骤2.计算得...

【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