小水电自适应方向电流保护定值切换方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术专利公开了一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法，包括如下骤：1）安装在小水电并网开关处的配电终端监测通过并网开关的电流；2）当电流大于系统侧或小水电侧电流保护定值时启动保护；3）保护判断程序根据保护启动时刻起一个周期的三相电压采样数据和三相电流采样数据，判断故障位于系统侧还是小水电侧；4）如果故障位于系统侧，且故障电流大于系统侧电流定值，保护按系统侧过流动作时限计时跳闸；5）如果故障位于小水电侧，且故障电流大于小水电侧电流定值，保护按小水电侧过流动作时限计时跳闸；本发明专利技术解决了小水电侧发生短路故障时，因并网开关过流动作时间过长，造成系统侧上级断路器越级跳闸的问题。

Fixed value switching method, device and equipment for small hydropower adaptive directional current protection

The patent of the invention discloses a fixed value switching method for small hydropower adaptive directional current protection, which includes the following steps: 1) the distribution terminal installed at the small hydropower grid-connected switch monitors the current passing through the grid-connected switch; 2) starting protection when the current is greater than the fixed value of current protection on the system side or the small hydropower side; 3) three-phase voltage of a period starting according to the protection start-up time. Sampling data and three-phase current sampling data to determine whether the fault is located on the system side or on the small hydropower side; 4) If the fault is located on the system side and the fault current is greater than the fixed value of the system side current, the protection trips according to the system side overflow operation time limit; 5) If the fault is located on the small hydropower side and the fault current is greater than the fixed value of the small hydropower side current, the protection is measured by the small hydropower side overflow time limit. The invention solves the problem that when the short circuit fault occurs on the small hydropower side, the overflow operation time of the grid-connected switch is too long, resulting in the overstep tripping of the upper circuit breaker on the system side.

【技术实现步骤摘要】
小水电自适应方向电流保护定值切换方法、装置及设备
本专利技术涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法。
技术介绍
小水电资源主要分布在远离大电网的山区和一些偏远地区，处于电力系统线路末端，并网方式基本采用通过一台并网开关就近T接于10kV配电线路。目前小水电并网开关保护的整定值，主要是按系统侧发生故障时小水电提供的故障电流来整定，最多配置3段过流保护和零序保护，方向保护元件指向系统侧或者不投入方向保护元件。如图1所示，如果F1处发生短路故障，F1位于并网开关的系统侧，现有保护可以按整定条件顺利切除故障。但当F2处发生短路故障时，F2位于并网开关的小水电侧，此时分为两种情况，如果保护方向元件投入，并网开关将因方向元件闭锁而无法动作，如果没有投入方向保护元件，并网开关将因过流整定值不匹配而不动作或经较长延时动作，以上两种情况均有可能造成系统侧上级开关K2越级跳闸，进而扩大了故障范围。产生上述问题的原因在于，并网开关保护没能根据故障发生位置灵活地切换保护定值。当小水电内侧发生故障时，并网开关检测到的故障电流由系统侧提供，由于小水电位于系统线路末端，故障电流较小，故障可能达不到已有电流定值、或者达到已有电流定值但过流时限过长跳闸出口缓慢、或者投入的方向保护指向系统侧不能反应内部故障，这将扩大故障的影响，使故障恶化，或者造成系统侧上级保护跳闸从而扩大了故障范围。这种情况下需要根据故障发生位置(系统侧或者小水电侧)实时切换不同的保护定值来保证保护的可靠性和灵敏性，现有小水电并网开关继电保护不具备上述动作特性。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术提出一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法，解决了传统小水电并网开关保护不能及时处理小水电内部故障，导致系统侧开关越级跳闸进而扩大故障范围、影响供电可靠性的技术问题。为达到以上目的，本专利技术采用以下技术方案来实现。一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法，步骤S1，在系统侧(并网开关外侧)保护定值A的基础上，新增一组小水电侧(并网开关内侧)保护定值B，系统侧和小水电侧均设置多段式相间过流保护和零序过流保护，系统侧(并网开关外侧)保护定值A包括电流定值Ai和时限定值ti，i＝1，2…n，n为系统侧保护定值A的分段数；为小水电侧(并网开关内侧)保护定值B包括电流定值Bj和时限定值sj，j＝1，2…m，m为小水电侧保护定值B的分段数；小水电侧(并网开关内侧)保护定值B与系统侧配电线路上级线路开关保护定值C相匹配；步骤S2：安装在并网开关处的终端设备采集流经并网开关的电流值，记录采样电流值I；步骤S3：将步骤S2中的采样电流值I分别与系统侧的电流定值Ai、小水电侧的电流定值Bj相比较，如果采样电流值I大于任一系统侧的电流定值Ai或者小水电侧的电流定值Bj，执行步骤S4，否则执行步骤S2；步骤S4：根据保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，计算故障方向；步骤S5：判断所述故障方向是否指向系统侧，如果是指向系统侧，执行步骤S6，否则执行步骤S7；步骤S6：将并网开关处的采样电流值与系统侧的电流定值比较，如果采样电流值I大于系统侧的任一电流定值Ai，则按系统侧的时限定值ti计时跳闸，否则执行步骤S2；步骤S7：将所述采样电流值I与小水电侧的电流定值Bj比较，如果采样电流值I大于小水电侧的任一电流定值Bj流定值，则按小水电侧的时限定值sj计时跳闸。故障方向计算包括相间过流保护故障方向计算和大电流接地系统的零序过流保护故障方向计算；(1)相间过流保护故障方向计算，具体包括以下步骤：(101)采样保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，采用傅里叶算法计算提取周期内线电压Uab、Ubc、Uca和相电流Ia、Ib、Ic的基波相量；(102)以电流流向系统侧为正方向，计算发生过流相的相电流与对应线电压的基波相量夹角Arg(U/I)，U/I对应关系为Uab/Ic、Ubc/Ia、Uca/Ib；(103)如果－135°<Arg(U/I)<45°，判断故障方向指向系统侧，否则故障方向指向小水电侧；(2)大电流接地系统的零序过流保护故障方向计算，具体包括以下步骤：(201)采样保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，采用傅里叶算法计算提取周期内零序电压(U0)、零序电流(I0)的基波相量；(202)以零序电流流向系统侧为正方向；(203)计算零序电流与零序电压的基波相量夹角Arg(U0/I0)；(204)如果15°<Arg(U0/I0)<195°，判断故障方向指向系统侧，否则故障方向指向小水电侧。小水电侧(并网开关内侧)保护定值B与系统侧配电线路上级线路开关保护定值C相匹配，匹配原则为，当小水电侧发生故障时，小水电侧保护先于系统侧配电线路上级线路开关保护动作。一种小水电自适应方向电流保护定值切换装置，包括保护定值设置单元、电流采集单元、电流比较单元、故障方向计算单元、计时跳闸单元；保护定值设置单元在系统侧(并网开关外侧)保护定值A的基础上，新增一组小水电侧(并网开关内侧)保护定值B，系统侧和小水电侧均设置多段式相间过流保护和零序过流保护，系统侧(并网开关外侧)保护定值A包括电流定值Ai和时限定值ti，i＝1，2…n，n为系统侧保护定值A的分段数；为小水电侧(并网开关内侧)保护定值B包括电流定值Bj和时限定值sj，j＝1，2…m，m为小水电侧保护定值B的分段数；小水电侧(并网开关内侧)保护定值B与系统侧配电线路上级线路开关保护定值C相匹配；电流采集单元用于采集流经并网开关的电流值，记录采样电流值I；电流比较单元采样电流值I分别与系统侧的电流定值Ai、小水电侧的电流定值Bj相比较，如果采样电流值I大于任一系统侧的电流定值Ai或者小水电侧的电流定值Bj，根据保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，故障方向计算单元计算故障方向；判断所述故障方向是否指向系统侧，如果是指向系统侧，电流比较单元将并网开关处的采样电流值I与系统侧的电流定值Ai比较，如果采样电流值I大于系统侧某段的电流定值Ai，计时跳闸单元按系统侧时限定值ti计时跳闸；判断所述故障方向是否指向系统侧，如果是指向小水电侧，电流比较单元将所述采样电流值I与小水电侧的过流定值Bj比较，如果采样电流值I大于小水电侧某段过流定值Bj，计时跳闸单元则按小水电侧时限定值sj限计时跳闸。故障方向计算单元包括相间过流保护故障方向计算模块和大电流接地系统的零序过流保护故障方向计算模块；(1)相间过流保护故障方向计算模块进行故障方向计算，具体包括以下步骤：(101)采样保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，采用傅里叶算法计算提取周期内线电压Uab、Ubc、Uca和相电流Ia、Ib、Ic的基波相量；(102)以电流流向系统侧为正方向，计算发生过流相的相电流与对应线电压的基波相量夹角Arg(U/I)，U/I对应关系为Uab/Ic、Ubc/Ia、Uca/Ib；(103)如果－135°<Arg(U/I)<45°，判断故障方向指向系统侧，否则故障方向指向小水电侧；(2)大电流接地系统的零序过流保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法，其特征在于：步骤S1，在系统侧保护定值A的基础上，新增一组小水电侧保护定值B，系统侧和小水电侧均设置多段式相间过流保护和零序过流保护，系统侧保护定值A包括电流定值Ai和时限定值ti，i＝1，2…n，n为系统侧保护定值A的分段数；为小水电侧保护定值B包括电流定值Bj和时限定值sj，j＝1，2…m，m为小水电侧保护定值B的分段数；小水电侧保护定值B与系统侧配电线路上级线路开关保护定值C相匹配；步骤S2：安装在并网开关处的终端设备采集流经并网开关的电流值，记录采样电流值I；步骤S3：将采样电流值I分别与系统侧的电流定值Ai、小水电侧的电流定值Bj相比较，如果采样电流值I大于任一系统侧的电流定值Ai或者小水电侧的电流定值Bj，执行步骤S4，否则执行步骤S2；步骤S4：根据保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，计算故障方向；步骤S5：判断所述故障方向是否指向系统侧，如果是指向系统侧，执行步骤S6，否则执行步骤S7；步骤S6：将并网开关处的采样电流值I与系统侧的电流定值Ai比较，如果采样电流值I大于系统侧的任一电流定值Ai，则按系统侧的时限定值ti计时跳闸，否则执行步骤S2；步骤S7：将所述采样电流值I与小水电侧的电流定值Bj比较，如果采样电流值I大于小水电侧的任一电流定值Bj流定值，则按小水电侧的时限定值sj计时跳闸。...

【技术特征摘要】
1.一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法，其特征在于：步骤S1，在系统侧保护定值A的基础上，新增一组小水电侧保护定值B，系统侧和小水电侧均设置多段式相间过流保护和零序过流保护，系统侧保护定值A包括电流定值Ai和时限定值ti，i＝1，2…n，n为系统侧保护定值A的分段数；为小水电侧保护定值B包括电流定值Bj和时限定值sj，j＝1，2…m，m为小水电侧保护定值B的分段数；小水电侧保护定值B与系统侧配电线路上级线路开关保护定值C相匹配；步骤S2：安装在并网开关处的终端设备采集流经并网开关的电流值，记录采样电流值I；步骤S3：将采样电流值I分别与系统侧的电流定值Ai、小水电侧的电流定值Bj相比较，如果采样电流值I大于任一系统侧的电流定值Ai或者小水电侧的电流定值Bj，执行步骤S4，否则执行步骤S2；步骤S4：根据保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，计算故障方向；步骤S5：判断所述故障方向是否指向系统侧，如果是指向系统侧，执行步骤S6，否则执行步骤S7；步骤S6：将并网开关处的采样电流值I与系统侧的电流定值Ai比较，如果采样电流值I大于系统侧的任一电流定值Ai，则按系统侧的时限定值ti计时跳闸，否则执行步骤S2；步骤S7：将所述采样电流值I与小水电侧的电流定值Bj比较，如果采样电流值I大于小水电侧的任一电流定值Bj流定值，则按小水电侧的时限定值sj计时跳闸。2.根据权利要求1所述的一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法，其特征在于：故障方向计算包括相间过流保护故障方向计算和大电流接地系统的零序过流保护故障方向计算；(1)相间过流保护故障方向计算，具体包括以下步骤：(101)采样保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，采用傅里叶算法计算提取周期内线电压Uab、Ubc、Uca和相电流Ia、Ib、Ic的基波相量；(102)以电流流向系统侧为正方向，计算发生过流相的相电流与对应线电压的基波相量夹角Arg(U/I)，U/I对应关系为Uab/Ic、Ubc/Ia、Uca/Ib；(103)如果－135°<Arg(U/I)<45°，判断故障方向指向系统侧，否则故障方向指向小水电侧；(2)大电流接地系统的零序过流保护故障方向计算，具体包括以下步骤：(201)采样保护启动时刻起一个周期的电压采样数据和电流采样数据，采用傅里叶算法计算提取周期内零序电压U0、零序电流I0的基波相量；(202)以零序电流流向系统侧为正方向；(203)计算零序电流与零序电压的基波相量夹角Arg(U0/I0)；(204)如果15°<Arg(U0/I0)<195°，判断故障方向指向系统侧，否则故障方向指向小水电侧。3.根据权利要求1所述的一种小水电自适应方向电流保护定值切换方法，其特征在于：小水电侧保护定值B与系统侧配电线路上级线路开关保护定值C相匹配，匹配原则为，当小水电侧发生故障时，小水电侧保护先于系统侧配电线路上级线路开关保护动作。4.一种小水电自适应方向电流保护定值切换装置，其特征在于：包括保护定值设置单元、电流采集单元、电流比较单元、故障方向计算单元、计时跳闸单元；保...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆拓，
申请(专利权)人：南京国电南自电网自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32