一种含逆变器型分布式电源接入配电网的区域保护方法技术

本发明专利技术涉及一种可用于含逆变器型分布式电源接入配电网的区域保护方法。在含逆变器型分布式电源接入的配电网中，阶段式保护难以可靠检测故障，同时存在故障切除时间长的问题。本发明专利技术提出就地保护由低电压闭锁的方向电流保护构成，定值按照保证保护所在线路末端发生故障时具有足够灵敏度进行整定。故障情况下，区域保护收集区域范围内就地保护的启动信息和故障方向信息，依次执行区域保护逻辑判据。区域保护方法可以自适应地调节就地保护动作时间，加速故障切除的同时加强保护之间的协调配合。本发明专利技术利用区域范围内的冗余开关量信息，提高了保护方法的选择性、灵敏性和速动性，同时增强了保护方法的容错能力。

A regional protection method for distribution network with inverter type distributed generation

The invention relates to a regional protection method which can be applied to the distribution network with inverter type distributed power supply. In the distribution network with distributed power supply with inverters, it is difficult to detect faults reliably by stage protection, and the problem of long fault removal time exists. The local protection is composed of directional current protection with low voltage blocking, and the setting value is set according to the sufficiency sensitivity when the fault occurs at the end of the line where the protection is located. In case of failure, the regional protection collects the start-up information and fault direction information of the local protection in the region, and then executes the logic criterion of the regional protection in turn. Regional protection method can adjust the operation time of local protection adaptively, accelerate fault removal and strengthen coordination among protection. The invention utilizes redundant switching information in a region to improve the selectivity, sensitivity and speed of the protection method, and at the same time enhances the fault tolerance ability of the protection method.

【技术实现步骤摘要】
一种含逆变器型分布式电源接入配电网的区域保护方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种可用于含逆变器型分布式电源接入配电网的区域保护方法。
技术介绍
大规模逆变器型分布式电源接入后，配电网通常具有更加灵活的控制能力，可以运行在联网或者孤岛模式。而当配电网运行在孤岛模式下时，配电网的故障电流水平低，使得传统的仅基于电流量测信息的保护方法不能可靠地检测故障。为提升故障检测的灵敏度，可以在传统电流保护方法的基础上增加电压、阻抗等本地测量信息。然而，基于本地信息的保护(以下称之为就地保护)原理，不能准确识别保护所在线路末端发生故障还是相邻线路首端发生故障，只能通过复杂的整定配合来保证选择性，从而增长了故障切除时间，不利于维持配电网系统和逆变器型分布式电源的稳定性。因此，进一步研究通信协助下含逆变器型分布式电源接入配电网的快速保护方法具有重要意义。在现有大多数通信协作下的保护方法中，保护系统能够维持选择性、可靠性和速动性的前提条件是，通信系统和就地保护装置均处于正常工作状态：其中基于模拟量信息共享的保护方法对信息的同步采样以及实时交换要求高，应对通信或者采样装置状态异常的能力差；另一类基于开关量信息共享的保护方法，如广泛应用的纵联方向保护和闭锁式保护方法，虽然对通信系统的同步和带宽要求低，但同样不能应对通信链路或就地保护故障。考虑到实际配电网作为一个复杂的物理-网络耦合系统，受人工运维、突发灾害等因素影响，单一通信链路或就地保护装置故障而导致数据丢失、传输失败等不确定因素广泛存在。因此，研究如何增强通信协作下配电网保护方法的容错能力也具有重要意义。专利技术内容本专利技术的目的在于针对含逆变器型分布式电源接入的配电网中，阶段式就地保护只能依赖阶梯式定值来保证选择性，存在故障切除时间长的问题，提出了一种新的基于低电压闭锁方向电流保护的区域保护方法。在故障情况下，区域保护搜集区域范围内的就地保护启动信息，执行区域保护故障判据，自适应调整电流保护的动作时间，加快故障切除速度的同时增强就地保护之间的协调配合。该方法有效利用多点冗余信息，实现了一定的容错能力，可以应对部分通信链路失效或保护装置故障等复杂情况，进一步增强了保护方法的可靠性。本专利技术的技术方案为：就地保护采用低电压闭锁的方向电流保护，其中的电流定值按照保护对其所在线路末端发生故障时具有足够的灵敏度进行整定，低电压定值按照kU-Set倍的额定电压进行整定，时间定值固定为t0。故障方向元件可以降低就地保护的配合难度；电流定值仅按照灵敏度进行整定，低电压定值和时间定值均设为固定值，整定过程得到一定程度的简化；只有当故障发生在就地保护预先定义的正方向上，并且低电压元件和过电流元件都启动时，就地保护才会发出启动信号。配电网中就地保护的定值计算得到了很大程度地简化，不需要进行复杂的电流定值和阶梯式时间定值配合；计算得到的就地保护定值一定满足灵敏性要求，能保证故障发生情况下就地保护能可靠地启动。为了提升配电网保护方法的综合性能，加快故障识别速度，减小故障持续时间，缩小故障失电范围，本专利技术方法进一步提出利用配电网区域范围内的多点冗余开关量信息构建区域保护方法。构建的区域保护方法根据就地保护的相对位置，可以预先确定区域信息的范围。每个就地保护都可以成为区域保护的中心，从该中心点开始向上、下级拓展，包括所关注就地保护的下游、上游、对侧就地保护。当配电网运行方式发生变化时，区域保护方法还可以自适应地更新区域保护和就地保护的关系；由于区域范围的保护开关量信息包含大量相互冗余的故障信息，合理利用这些冗余开关量信息可以提升保护方法的容错性能。本专利技术方法进一步提出的基于配电网区域范围内多点冗余开关量信息的配电网区域保护方法具体是：收集区域范围内的多点冗余开关量信息；具体是：对于包含M个区域保护单元的配电网，当中的M个区域保护单元将分别独立运行，若任何一个区域保护单元检测到开关量信息发生变化，则分别执行步骤3所述的配电网区域保护逻辑判据；其中，“区域”范围指代由所关注保护所在母线节点以及与该节点直接邻近的安装有就地保护的母线节点共同构成的范围；采用区域范围内的开关量信息包括就地保护提供的保护启动信号以及故障方向信息；以就地保护R为例，就地保护的启动意味着其低电压保护元件和电流保护元件都启动，并且其故障方向元件指示故障方向为正方向，则区域保护认为就地保护R的正方向范围内有故障发生，用表示；就地保护的正方向定义为，从距离该就地保护最近的母线节点指向保护所在的线路。当故障发生时，M个区域保护单元将在其区域范围内，分别顺序执行配电网区域保护逻辑判据，来增强就地保护间的配合；采用如下四种逻辑判据，来进行故障元件判断和保护动作决策，具体是：(1)内部故障加速判据：该条判据表示，如果某条线路两端的就地保护(标记为S(i)和C(i))均启动，记为则该线路两侧母线所在的区域保护单元都将确认该条线路内部故障，向就地保护S(i)和C(i)对应的断路器发送瞬时跳闸命令。(2)外部故障闭锁判据：该条判据表示，如果存在就地保护S(i)和它的第j条下级线路就地保护L(i,j)均启动，记为均表明正方向范围内有故障，则S(i)所在母线对应的区域保护单元将确认故障发生在本线路之外，将就地保护S(i)的时间定值在默认值t0基础上增加一个时间级差Δt。(3)内部故障容错加速判据：该条判据表示，如果存在就地保护S(i)启动，记为表明S(i)正方向故障；并且它的所有下级线路就地保护L(i,j)均没有启动，记为表明下级线路均没有检测到正方向故障；与此同时，由于就地保护C(i)发生故障或者通信链路发生故障，区域保护不能正常收集到就地保护C(i)的相关开关量信息，记为Γ(C(i))＝1，则S(i)所在母线对应的区域保护单元将确认故障发生在保护S(i)和C(i)所在线路内部，向就地保护S(i)和C(i)对应的断路器发送瞬时跳闸命令。(4)外部故障容错闭锁判据：该条判据表示，如果存在就地保护S(i)启动，记为表明S(i)正方向故障；并且它的对侧就地保护C(i)没有启动，记为与此同时，就地保护S(i)的下级线路中，存在就地保护L(i,j)发生故障或者通信链路发生故障，区域保护不能正常收集到就地保护L(i,j)的相关信息，记为则S(i)所在母线对应的区域保护单元将确认故障发生在保护S(i)和C(i)所在线路外部，将就地保护S(i)的时间定值在默认值t0基础上增加一个时间级差Δt。本专利技术提出的配电网区域保护方法可以分为两部分，分别是具有自适应定值的就地保护，以及基于多点冗余信息有效利用的区域保护单元。就地保护是配电网区域保护的基础，在故障状态下，就地保护的故障方向信息和启动信号将在预先定义的区域范围内共享，为区域保护提供多点冗余的开关量信息；区域保护单元是实现配电网区域保护的关键，区域范围内就地保护的启动信号和故障方向信息将交换共享，顺序执行区域保护逻辑判据，进行故障元件的识别和保护动作决策；二者协调配合增强保护方法的性能，包括提高配电网故障切除时间、缩小故障失电范围，以及增强容错能力。附图说明以下将参考附图来描述本专利技术的详尽实施方式，其中：图1为本专利技术就地保护采用的保护元件组成示意图；图2为本专利技术区域保护逻辑判据执行示意图；图3为作为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含逆变器型分布式电源接入配电网的区域保护方法，其特征在于：根据就地保护的相对位置，确定区域范围，每个就地保护都可成为区域保护的中心，从该中心点开始向上、下级拓展，包括所关注就地保护的下游、上游、对侧就地保护；收集区域范围内的多点冗余开关量信息，对于包含M个区域保护单元的配电网，当中的M个区域保护单元将分别独立运行，若任何一个区域保护单元检测到开关量信息发生变化，则分别顺序执行配电网区域保护逻辑判据；所述的区域范围是由所关注保护所在母线节点以及与该节点直接邻近的安装有就地保护的母线节点共同构成的范围；采用区域范围内的开关量信息包括就地保护提供的保护启动信号以及故障方向信息；所述的就地保护采用低电压闭锁的方向电流保护，其中的电流定值按照保护对其所在线路末端内发生故障时具有足够的灵敏度进行整定，低电压定值按照额定电压的倍数进行整定，时间定值固定为t0；只有当故障发生在就地保护定义的正方向上，并且低电压元件和过电流元件都启动时，就地保护才发出保护启动信号，所述的正方向是指距离该就地保护最近的母线节点指向保护所在的线路；所述的配电网区域保护逻辑判据具体是：(1)内部故障加速判据：

【技术特征摘要】
1.一种含逆变器型分布式电源接入配电网的区域保护方法，其特征在于：根据就地保护的相对位置，确定区域范围，每个就地保护都可成为区域保护的中心，从该中心点开始向上、下级拓展，包括所关注就地保护的下游、上游、对侧就地保护；收集区域范围内的多点冗余开关量信息，对于包含M个区域保护单元的配电网，当中的M个区域保护单元将分别独立运行，若任何一个区域保护单元检测到开关量信息发生变化，则分别顺序执行配电网区域保护逻辑判据；所述的区域范围是由所关注保护所在母线节点以及与该节点直接邻近的安装有就地保护的母线节点共同构成的范围；采用区域范围内的开关量信息包括就地保护提供的保护启动信号以及故障方向信息；所述的就地保护采用低电压闭锁的方向电流保护，其中的电流定值按照保护对其所在线路末端内发生故障时具有足够的灵敏度进行整定，低电压定值按照额定电压的倍数进行整定，时间定值固定为t0；只有当故障发生在就地保护定义的正方向上，并且低电压元件和过电流元件都启动时，就地保护才发出保护启动信号，所述的正方向是指距离该就地保护最近的母线节点指向保护所在的线路；所述的配电网区域保护逻辑判据具体是：(1)内部故障加速判据：该条判据表示，如果某条线路两端的就地保护(标记为S(i)和C(i))均启动，记为则该线路两侧母线所在的区域保护单元都将确认该条线路内部故障，向就地保护S(i)和C(i)对应的断路器发送瞬时跳闸命令；(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慧芳，沈绍斐，何奔腾，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33