一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了属于电力系统继电保护技术领域的一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统及方法。所述系统包括顺序相连的信息采集模块、灵敏度整定保护后备段模块、区域后备保护判据判断模块和跳闸命令输出模块。所述方法包括采集数据，对保护重新整定保护后备段，构建区域后备保护动作判据以判断保护是否动作，最后根据判断结果判断故障发生位置，由区域保护发出保护跳闸命令。本发明专利技术有效避免了电动汽车接入的随机性的影响，改善了三段式电流保护的灵敏性，同时也使电流保护整定计算难度降低，弥补了基于灵敏度计算的电流保护方法选择性不足的问题，可以有效改善上下级保护之间难以配合以及越级跳闸问题。

A Distribution Network Protection System and Method Considering Random Load of Electric Vehicle

The invention discloses a distribution network protection system and method considering the random load of electric vehicles, belonging to the technical field of power system relay protection. The system includes sequentially connected information acquisition module, sensitivity setting protection backup module, regional backup protection criterion judgment module and trip command output module. The method includes collecting data, resetting protection backup section for protection, constructing regional backup protection action criterion to judge whether the protection is operating, and finally judging the location of the fault according to the judgment result, and issuing protection trip order by regional protection. The invention effectively avoids the influence of randomness of electric vehicle access, improves the sensitivity of three-stage current protection, reduces the difficulty of setting calculation of current protection, makes up for the problem of insufficient selectivity of current protection method based on sensitivity calculation, and effectively improves the difficulty of coordination between upper and lower protection and the problem of skipping tripping.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统及方法
本专利技术属于电力系统继电保护
，尤其涉及一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统及方法。
技术介绍
由于受电动汽车运行方式和故障前充放电功率等因素影响，配电网线路故障下，电动汽车的故障电流具有不确定性。同时电动汽车与配电网间的相互交互作用改变了原有配电网络的故障特性，这些都给传统的配电网继电保护方案带来了挑战，亟待学者对适应电动汽车接入的配电网保护方案进行研究。目前对电动汽车接入后的配电网保护方案方面的研究还较少，学者的研究主要集中在V2G运行模式下电动汽车充放电对配电网保护的影响，考虑电动汽车时主要将电动汽车类比分布式电源研究其放电特性，而很少研究电动汽车本身的负荷特性，从负荷特性出发研究适应电动汽车接入的配电网保护方案还较少。目前针对电动汽车随机负荷接入的配电网保护方案研究主要以电动汽车充电站作为对象，对充电站内部的继电保护配置方案较多，而针对配电网线路故障情况下的配电网线路保护方案研究较少。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统及方法，其特征在于，一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统，包括顺序相连的信息采集模块、灵敏度整定保护后备段模块、区域后备保护判据判断模块和跳闸命令输出模块；所述信息采集模块用于采集配电网中结构参数、各条母线最大及最小短路电流、最大负荷电流、单条馈线上各保护的启动情况数据，并将采集的数据发送至灵敏度整定保护后备段模块；所述灵敏度整定保护后备段模块用于根据灵敏度对保护重新整定保护后备段，即根据灵敏度对电流Ⅱ段的定值只按照近后备保护的灵敏度进行整定，电流Ⅲ段的定值只按照远后备保护的灵敏度进行整定，且电流Ⅱ段、Ⅲ段延时固定；所述区域后备保护判据判断模块用于根据馈线的结构信息构建后备保护动作判据，并根据信息采集模块采集的单条馈线上各保护的启动情况判断保护是否动作；所述跳闸命令输出模块用于根据区域后备保护判断模块的判断情况，判断故障发生位置，再由区域保护发出保护跳闸命令。一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护方法，包括以下步骤：步骤1：数据采集采集配电网中结构参数、各条母线最大及最小短路电流、最大负荷电流、单条馈线上各保护的启动情况数据；步骤2：按灵敏度对保护重新整定保护后备段采用基于灵敏度的电流保护后备段整定方法对电流Ⅱ段的定值只按照近后备保护的灵敏度进行整定，电流Ⅲ段的定值只按照远后备保护的灵敏度进行整定，且电流Ⅱ段、Ⅲ段延时固定；步骤3：构建区域后备保护动作判据，并判断保护是否动作；首先根据馈线的结构信息构建区域后备保护动作判据，再根据采集的单条馈线上各保护的启动情况判断保护是否动作；步骤4：保护跳闸命令输出根据区域后备保护动作判据对各保护动作的判断情况，判断故障发生位置，再由区域保护发出保护跳闸命令。所述基于灵敏度的电流保护后备段整定方法的计算公式为：式中，为保护1电流Ⅱ段整定值；Ik.C.min为按照系统最小运行方式下AC线路末端C点的最小两相短路电流；为电流Ⅱ段灵敏度系数；为保护1电流Ⅱ段延时；为保护2电流Ⅰ段延时；ΔtII为电流Ⅱ段动作时限级差；为保护1电流Ⅲ段整定值；Ik.D.min为按照系统最小运行方式下保护区CD线路末端D点的最小两相短路电流；为远后备灵敏度系数；分别为保护1和保护2的电流Ⅲ段延时；ΔtIII为电流Ⅲ段动作时限级差。所述步骤3构建区域后备保护动作判据的方法为：1)建立区域式后备电流保护的故障判据：故障判据1：故障判据2：故障判据3:式中，带上标Ⅱ、Ⅲ的I分别表示电流Ⅱ段和Ⅲ段保护的电流元件启动信息；下标S表示本条线路保护；下标U表示上级线路保护；下标L表示下级线路保护；i表示保护的编号；1表示电流元件启动，0表示电流元件未启动；2)根据上述三个故障判据构建区域后备保护动作判据为：其中，动作表示区域式保护向进行判据计算的保护所在断路器发出跳闸命令；不动作表示区域式保护不发出任何命令；加长延时表示进行判据计算的保护Ⅱ段存在无法与下级线路保护配合的情况或发生越级跳闸，需要增加该处保护Ⅱ段的动作延时。故障判据1和故障判据2用于判定故障是否在本条线路，故障判据3用于判定故障是否发生在下游线路。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统有效避免了电动汽车接入的随机性的影响，改善了三段式电流保护的灵敏性，可以有效改善上下级保护之间难以配合以及越级跳闸问题。本专利技术提出的一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护方法，依据灵敏度要求计算定值进行电流保护后备段的整定，使电流保护整定计算难度降低。针对可能存在上下级保护失配的问题，提出了区域式后备电流保护方法，利用上下级不同馈线段之间多个电流保护启动信息的配合，构成新的区域式后备电流保护判据，该判据不仅能够识别保护所在线路故障，加快后备保护动作速度，还能够识别非保护所在线路故障，通过加长延时有效避免保护上下级无法配合或发生越级跳闸，既保证了电流Ⅱ段、Ⅲ段的灵敏度，又弥补了基于灵敏度计算的电流保护方法选择性不足的问题，同时利用多个判据增加判据可靠性。附图说明附图1为本专利技术提供的一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统结构图；附图2为本专利技术实施方式中的电流保护后备段整定示意图；附图3为本专利技术实施方式中的长线路配短线路情况下的保护范围示意图；附图4为本专利技术实施方式中的某地区10kV配电网图；附图5为本专利技术实施方式中的IEEE34节点配电网仿真示意图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。附图1为本专利技术提供的一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统结构图，如图1所示，所述系统包括顺序相连的信息采集模块、灵敏度整定保护后备段模块、区域后备保护判据判断模块和跳闸命令输出模块；所述信息采集模块用于采集配电网中结构参数、各条母线最大及最小短路电流、最大负荷电流、单条馈线上各保护的启动情况数据，并将采集的数据发送至灵敏度整定保护后备段模块；所述灵敏度整定保护后备段模块根据灵敏度对电流Ⅱ段的定值只按照近后备保护的灵敏度进行整定，电流Ⅲ段的定值只按照远后备保护的灵敏度进行整定，且电流Ⅱ段、Ⅲ段延时固定；所述区域后备保护判据判断模块用于根据馈线的结构信息构建后备保护动作判据，并根据信息采集模块采集的单条馈线上各保护的启动情况判断保护是否动作；所述跳闸命令输出模块用于根据区域后备保护判断模块的判断情况，判断故障发生位置，再由区域保护发出保护跳闸命令。基于上述的一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统，本专利技术还提出一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：数据采集采集配电网中结构参数、各条母线最大及最小短路电流、最大负荷电流、单条馈线上各保护的启动情况数据；步骤2：按灵敏度对保护重新整定保护后备段采用基于灵敏度的电流保护后备段整定方法，对电流Ⅱ段的定值只按照近后备保护的灵敏度进行整定，电流Ⅲ段的定值只按照远后备保护的灵敏度进行整定，且电流Ⅱ段、Ⅲ段延时固定；步骤3：构建区域后备保护动作判据，并判断保护是否动作；首先根据馈线的结构信息构建区域后备保护动作判据，再根据采集的单条馈线上各保护的启动情况判断保护是否动作；步骤4：保护跳闸命令输出根据区域后备保护动作判据对各保护动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统，其特征在于，包括顺序相连的信息采集模块、灵敏度整定保护后备段模块、区域后备保护判据判断模块和跳闸命令输出模块；所述信息采集模块用于采集配电网中结构参数、各条母线最大及最小短路电流、最大负荷电流、单条馈线上各保护的启动情况数据，并将采集的数据发送至灵敏度整定保护后备段模块；所述灵敏度整定保护后备段模块用于根据灵敏度对保护重新整定保护后备段，即根据灵敏度对电流Ⅱ段的定值只按照近后备保护的灵敏度进行整定，电流Ⅲ段的定值只按照远后备保护的灵敏度进行整定，且电流Ⅱ段、Ⅲ段延时固定；所述区域后备保护判据判断模块用于根据馈线的结构信息构建后备保护动作判据，并根据信息采集模块采集的单条馈线上各保护的启动情况判断保护是否动作；所述跳闸命令输出模块用于根据区域后备保护判断模块的判断情况，判断故障发生位置，再由区域保护发出保护跳闸命令。

【技术特征摘要】
1.一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护系统，其特征在于，包括顺序相连的信息采集模块、灵敏度整定保护后备段模块、区域后备保护判据判断模块和跳闸命令输出模块；所述信息采集模块用于采集配电网中结构参数、各条母线最大及最小短路电流、最大负荷电流、单条馈线上各保护的启动情况数据，并将采集的数据发送至灵敏度整定保护后备段模块；所述灵敏度整定保护后备段模块用于根据灵敏度对保护重新整定保护后备段，即根据灵敏度对电流Ⅱ段的定值只按照近后备保护的灵敏度进行整定，电流Ⅲ段的定值只按照远后备保护的灵敏度进行整定，且电流Ⅱ段、Ⅲ段延时固定；所述区域后备保护判据判断模块用于根据馈线的结构信息构建后备保护动作判据，并根据信息采集模块采集的单条馈线上各保护的启动情况判断保护是否动作；所述跳闸命令输出模块用于根据区域后备保护判断模块的判断情况，判断故障发生位置，再由区域保护发出保护跳闸命令。2.一种考虑电动汽车随机负荷的配电网保护方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：数据采集采集配电网中结构参数、各条母线最大及最小短路电流、最大负荷电流、单条馈线上各保护的启动情况数据；步骤2：按灵敏度对保护重新整定保护后备段采用基于灵敏度的电流保护后备段整定方法对电流Ⅱ段的定值只按照近后备保护的灵敏度进行整定，电流Ⅲ段的定值只按照远后备保护的灵敏度进行整定，且电流Ⅱ段、Ⅲ段延时固定；步骤3：构建区域后备保护动作判据，并判断保护是否动作；首先根据馈线的结构信息构建区域后备保护动作判据，再根据采集的单条馈线上各保护的启动情况判断保护是否动作；步骤4：保护跳闸命令输出根据区域后备保护动作判据对各保护动作的判断情况，判断故障发生位...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，李沛，张嘉鑫，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11