一种含分布式光伏电源配电网的电流保护方法技术

本发明专利技术提供一种含分布式光伏电源配电网的电流保护方法，包括光伏接入点上级线路配设纵联差动电流保护装置及系统电源侧配置I、II、III三段式自适应电流保护装置；配电网发生故障后，自适应电流保护装置首先判断故障类型为两相短路或三相短路并相应确定故障类型系数Kd；自适应电流保护装置判断两相或三相故障并保护装置背侧阻抗及背侧等效电源电动势；在线计算I、II、III三段保护动作整定值并作出相应保护动作以及各纵联差动电流保护装置分别判断故障方向并做出相应保护动作等步骤。本发明专利技术的保护方法不受系统运行方式影响，能确保各保护装置正确动作，工作可靠性高。

A Current Protection Method for Distribution Network with Distributed Photovoltaic Power Supply

The present invention provides a current protection method for distribution network with distributed photovoltaic power supply, which includes longitudinal differential current protection device for the upper line of photovoltaic access point and three-stage adaptive current protection device for I, II and III on the power supply side of the system. After a fault occurs in the distribution network, the adaptive current protection device first determines the fault type as two-phase short circuit or three-phase short circuit and correspondingly determines the fault type. Barrier type factor Kd; adaptive current protection device judges two or three-phase faults and protects back impedance and back equivalent power supply electromotive force; online calculation of I, II, III three-phase protection action setting value and corresponding protection action, as well as longitudinal differential current protection device judges fault direction and makes corresponding protection action. The protection method of the invention is not affected by the operation mode of the system, can ensure the correct operation of each protection device, and has high working reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种含分布式光伏电源配电网的电流保护方法本专利技术专利申请是申请号为201610997679.5、申请日为2016年11月14日、专利技术创造名称为“含分布式光伏电源配电网的电流保护方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及配电网保护方法，具体涉及一种适用于含分布式光伏电源配电网的电流保护方法。
技术介绍
虽然分布式光伏电源并网可以提高系统的稳定性，减少化石燃料的使用，但是会对现有的保护造成一定的影响，使得配电网中传统的电流保护发生误动或者拒动，因此，对含有分布式光伏电源接入的配电网的保护进行研究逐步成为国内外研究的热点问题。光伏并网发电发展较快，随着大量分布式光伏电源的接入，使得传统单电源辐射状配电网变为多电源的配电网络，配电网发生故障时，其短路电流的大小和方向均会发生很大变化，从而给传统配电网所采用的电流保护方式带来较大影响，使得传统配电网中电流保护装置发生误动或者拒动，具体来说，对于分布式电源接入点上游的电流保护装置，由于分布式电源的分流作用，流入电流保护装置的电流会减少，从而减小原有电流保护装置的保护范围，甚至使原有电流保护装置发生拒动；对于分布式电源接入点下游的保护，由于光伏电源的助增作用，会增大流过电流保护装置的电流，使其保护范围增大，有可能使保护范围延伸至下一条线路，从而使得电流保护装置发生误动。同时，因光伏发电系统没有旋转部件，因而没有惯性带来的阻尼作用，使其与传统的同步电机表现出的故障特性不同，光伏电源在故障期间的输出一般依旧是对称的三相电流，且光伏电源的容量要比系统的容量小很多，这种弱电源特性会使得传统配电网中的电流保护装置在接入分布式光伏电源后往往不能正确动作。因此，针对含分布式光伏电源配电网的电流保护存在的技术问题，研究和提出一种新的更加合理的电流保护方法，显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术中的问题，提供一种含分布式光伏电源配电网的电流保护方法，该方法能够不受系统运行方式的影响，确保发生故障时电流保护装置能够正确动作。本专利技术的技术方案是：本专利技术的含分布式光伏电源配电网的电流保护方法，其包括以下步骤：①在光伏电源接入点的上一级线路两端各设置1台纵联差动电流保护装置，在所述上一级线路以及所述上一级线路的再上一级线路的光伏侧加装断路器；在系统电源侧其余线路配置I、II、III三段式自适应电流保护装置；②配电网发生故障后，自适应电流保护装置首先判断故障类型为两相短路或三相短路并相应确定故障类型系数Kd；③自适应电流保护装置采用式(1)计算两相短路故障时的自适应电流保护装置背侧阻抗Zs；采用式(2)实时计算三相短路故障时的自适应电流保护装置背侧阻抗Zs：式中，为自适应电流保护装置安装处的负序故障电压；为自适应电流保护装置安装处的负序故障电流；式中，为自适应电流保护装置安装处的正序故障分量电压；为自适应电流保护装置安装处的正序故障分量电流；④自适应电流保护装置采用式(3)计算其背侧等效电源电动势式中，分别为自适应电流保护装置获取的故障期间保护装置处的故障相电压、故障相电流，为A相、B相或C相；⑤自适应电流保护装置在线计算I、II、III三段保护动作整定值并作出相应保护动作：自适应电流保护装置采用式(4)在线计算I段保护动作整定值IIZ：式中：Kk为可靠系数，取值1.1～1.3；Kd为步骤②中确定的故障类型系数；Es为步骤④所得的保护背侧等效电源电动势；Zs为步骤③所得的保护背侧阻抗；ZL为I段被保护线路阻抗；若流经自适应电流保护装置的故障电流大于计算出的I段保护动作整定值IIZ，则自适应电流保护装置的出口继电器瞬时发出跳闸信号给该自适应电流保护装置所辖的断路器，令其跳闸；自适应电流保护装置采用式(5)在线计算II段保护动作整定值IIIZ：式中，为可靠系数，取值1.1～1.3；Kd为步骤②中确定的故障类型系数；Es为步骤④所得的保护背侧等效电源电动势；Zs为步骤③所得的自适应电流保护装置背侧阻抗；ZL本为本段线路阻抗；ZL下为保护下一级线路阻抗；若流经自适应电流保护装置的故障电流大于计算出的II段保护动作整定值IIIZ，则自适应电流保护装置的出口继电器在故障后延时0.5s动作，发出跳闸信号给该自适应电流保护装置所辖的断路器，令其跳闸；自适应电流保护装置采用式(6)在线计算III段保护动作整定值式中，为可靠系数，取值1.1～1.3；Kss为自启动系数，取值1.2～1.3；Kre为返回系数，取值0.85；Iload为流经自适应电流保护装置的实时负荷电流；若流经自适应电流保护装置的故障电流大于计算出的自适应电流III段保护动作整定值则自适应电流保护装置的出口继电器在故障后相比于下一级自适应III段延时0.5秒动作，发出跳闸信号给该自适应电流保护装置所辖的断路器，令其跳闸；若下一级没有配置自适应III段，则自适应电流保护装置出口继电器在故障后延时1秒动作，发出跳闸信号给该自适应电流保护装置所辖的断路器，令其跳闸；⑥光伏接入点的上一级线路两端配设的纵联差动电流保护装置分别判断故障方向并通信交换判断结果；若2个纵联差动电流保护装置同时判断故障为正方向故障，执行步骤⑦；若2个纵联差动电流保护装置中位于系统电源侧的纵联差动电流保护装置判断结果为反方向故障，执行步骤⑧；若2个纵联差动电流保护装置中位于光伏电源侧的纵联差动电流保护装置判断故障为反方向故障，则执行步骤⑨；⑦2个纵联差动电流保护装置无延时控制设于光伏接入点的上一级线路两侧的断路器跳闸，隔离故障；⑧2个纵联差动电流保护装置判断故障位于光伏接入点的上一级线路的上游线路，2个纵联方向保护装置闭锁光伏接入点的上一级线路两侧断路器，同时系统电源侧相应的自适应电流保护装置控制跳开其所辖的靠近光伏侧的断路器，切断光伏电源电流；⑨2个纵联差动电流保护装置闭锁光伏接入点的上一级线路两侧断路器，光伏接入点的上一级线路的再上一级线路中的自适应电流保护装置控制其所辖的靠近光伏侧的断路器不跳闸；上述的步骤②中，自适应电流保护装置判断故障类型及确定故障类型系数Kd的方法为：自适应电流保护装置采集故障后的系统侧A相电流和C相电流并按以下规则进行判断：若则判定BC两相短路；若则判定AB两相短路；若则判定AC两相短路；若前三式均不满足，则判定三相故障；其中K1取值0.5；若判定为两相故障，则故障类型系数Kd取值若判定为三相故障，则故障类型系数Kd取值1；上述的步骤③中，式(1)中的负序故障电压和负序故障电流以及式(2)中的正序故障分量电压和正序故障分量电流来自：自适应电流保护装置获取故障发生后的工频故障电压分量△u和工频故障电流分量△i；其中，工频故障电压分量△u由测得的自适应电流保护装置安装处的电压um减去故障前状态下的电压u[0]而得；工频故障电流分量△i由测得的自适应电流保护装置安装处的电流im减去故障前状态下的电流i[0]而得。本专利技术具有积极的效果：(1)本专利技术为含分布式光伏电源配电网的电流保护提供一种新的方法，该保护方法不受系统运行方式的影响，可在线计算保护的整定值，同时与光伏电源接入容量的大小和负荷大小均无关，当负荷和光伏电源接入容量改变时，该保护均能正确动作，可靠性更高，保护范围更大；仅在光伏电源接入的输电线路两端安装通信设备，减少了对通信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含分布式光伏电源配电网的电流保护方法，其特征在于，包括以下步骤：①在光伏电源接入点的上一级线路两端各设置1个纵联差动电流保护装置，在所述上一级线路以及所述上一级线路的再上一级线路的光伏侧加装断路器；在系统电源侧其余线路配置I、II、III三段式自适应电流保护装置；②配电网发生故障后，自适应电流保护装置首先判断故障类型为两相短路或三相短路并相应确定故障类型系数Kd；③自适应电流保护装置采用式(1)计算两相短路故障时的自适应电流保护装置背侧阻抗Zs；采用式(2)实时计算三相短路故障时的自适应电流保护装置背侧阻抗Zs：

【技术特征摘要】
1.一种含分布式光伏电源配电网的电流保护方法，其特征在于，包括以下步骤：①在光伏电源接入点的上一级线路两端各设置1个纵联差动电流保护装置，在所述上一级线路以及所述上一级线路的再上一级线路的光伏侧加装断路器；在系统电源侧其余线路配置I、II、III三段式自适应电流保护装置；②配电网发生故障后，自适应电流保护装置首先判断故障类型为两相短路或三相短路并相应确定故障类型系数Kd；③自适应电流保护装置采用式(1)计算两相短路故障时的自适应电流保护装置背侧阻抗Zs；采用式(2)实时计算三相短路故障时的自适应电流保护装置背侧阻抗Zs：式中，为自适应电流保护装置安装处的负序故障电压；为自适应电流保护装置安装处的负序故障电流；式中，为自适应电流保护装置安装处的正序故障分量电压；为自适应电流保护装置安装处的正序故障分量电流；④自适应电流保护装置采用式(3)计算其背侧等效电源电动势式中，分别为自适应电流保护装置获取的故障期间保护装置处的故障相电压、故障相电流，为A相、B相或C相；⑤自适应电流保护装置在线计算I、II、III三段保护动作整定值并作出相应保护动作：自适应电流保护装置采用式(4)在线计算I段保护动作整定值IIZ：式中：Kk为可靠系数，取值1.1～1.3；Kd为步骤②中确定的故障类型系数；Es为步骤④所得的保护背侧等效电源电动势；Zs为步骤③所得的自适应电流保护装置背侧阻抗；ZL为I段被保护线路阻抗；若流经自适应电流保护装置的故障电流大于计算出的I段保护动作整定值IIZ，则自适应电流保护装置的出口继电器瞬时发出跳闸信号给该自适应电流保护装置所辖的断路器，令其跳闸；自适应电流保护装置采用式(5)在线计算II段保护动作整定值IIIZ：式中，为可靠系数，取值1.1～1.3；Kd为步骤②中确定的故障类型系数；Es为步骤④所得的保护背侧等效电源电动势；Zs为步骤③所得的保护背侧阻抗；ZL本为本段线路阻抗；ZL下为保护下一级线路阻抗；若流经自适应电流保护装置的故障电流大于计算出的II段保护动作整定值IIIZ，则自适应电流保护装置的出口继电器在故障后延时0.5s动作，发出跳闸信号给该自适应电流保护装置所辖的断路器，令其跳闸；自适应电流保护装置采用式(6)在线计算III段保护动作整定值式中，为可靠系数，取值1.1～1.3；Kss为自启动系数，取值1.2～1.3；Kre为返回系数，取值0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红洁，陈曙，董祖晨，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司常州供电公司，国网江苏省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32