含逆变型分布式电源配电网的相间短路保护方法技术

本发明专利技术涉及一种含逆变型分布式电源配电网的相间短路保护方法，包括：(1)在每条线路的电源侧设置三段式负序电流保护，对侧不装设保护。判断为区内故障时，通过遥控信号同时跳开线路两侧的断路器，从而隔离故障；(2)采用两段式正序方向电流保护反映三相对称短路，由两段式正序方向电流保护和三段式负序电流保护共同构成了配电网的相间短路主保护，当系统短路使启动元件动作后，若负序电流与正序电流之比R大于门槛值ε，则判定为不对称短路，开放负序保护，闭锁正序方向保护；反之则闭锁负序保护；(3)反应三相短路的两段式正序方向电流保护仍装设在电源侧，对侧不装设保护。本发明专利技术具有构成简单，易于实现，不受IBDG接入影响的优点。

【技术实现步骤摘要】
含逆变型分布式电源配电网的相间短路保护方法
本专利技术涉及电力系统的新能源发电及继电保护领域，具体涉及一种应用于含逆变型分布式电源配电系统的相间短路保护方法。
技术介绍
随着全球经济的不断发展和对电能质量要求的不断提高，传统“大机组、大电网、高电压”的大规模联网电力系统的弊端也逐渐显露出来。分布式发电技术因其高效、环保、供电灵活的特点，获得了越来越多的关注，得到了飞速的发展。与此同时，当大量分布式电源(DistributedGeneration，DG)接入配电网后，传统配电网单侧电源、辐射状供电的结构特点发生改变，网络结构的变化直接影响到现有配电网的继电保护装置的选择性和灵敏性，导致拒动、误动等问题的发生，给配电网的供电可靠性带来负面影响。针对DG接入对配电网现有保护原理和自动化装置可能造成的不利影响，国内外学者提出了许多现有保护的改进方案以及新的保护原理，主要分为以下几种思路：(1)限制分布式电源接入点的故障电流[1-3]。这种方案一般在DG支路串接限流电抗器，通过合理的参数设置来削弱DG助增电流对保护的不利影响。这种方法通过削弱分布式电源与配电网的电气联系来保证保护的选择性和灵敏性，面临着故障条件下对配电网支持不足的问题。同时，对逆变型分布式电源的网侧变流器的输出特性提出了较高的要求。(2)改进现有的配电网保护方案[4-5]。文献[4]提出基于以内阻变化的电压源等值模型，根据故障类型及当前系统的运行状态，计算出短路时系统和分布式电源各自提供的短路电流。其主要思想的是先试图减小分布式电源接入对保护整定值的影响，然后按照传统电流保护方法进行整定。但其等值模型中的暂态电势及等值电阻无法从运行条件中计算，影响了该方案等值模型的实际工程价值。文献[5]指出在系统三相短路故障时，逆变型分布式电源功率输出变化量与保护感受到的故障电流变化量成正比例关系，因此将逆变型分布式电源等效为恒功率模型，提出了依据DG输出功率调整保护定值的自适应保护方案，但其采用的恒功率模型在相间不对称故障时误差较大，还需要进一步完善。(3)基于广域信息的智能保护[6-8]。广域保护的基本原理是将配电系统划分为多个独立区域，每个区域的Agent或LED分别处理本地故障信息，通过Agent或LED之间的信息交互综合判断故障地点。文献[6]以故障电流的正序分量和负序分量幅值之和作为故障特征信息，比较各分支的电流综合幅值大小，以最大分支的正方向为故障搜索的前进方向，利用广域通信系统搜索故障区域。文献[8]提出在现有方向电流保护的基础上，将DG上游每条馈线的保护Ⅰ段与其下一级馈线保护Ⅰ段构成一个通信单元，依据新的整定原则及两级的保护动作结果综合判断故障。这类保护对通信系统的依赖性很大，结构复杂，建设成本较高。上述文献均没有对DG的控制策略进行讨论，而DG的不同控制策略将直接影响故障特性和保护的整定原则。因此，有必要提出一种充分考虑DG控制特性的保护新方案，提高含DG配电网的运行安全和供电质量。参考文献1、吴罡，陆于平，花丽丹等.分布式发电采用故障限流器对继电保护性能的影响，江苏电机工程.2007，26(2)：1－4.2、王希舟，陈鑫，分布式发电与配电网保护协调性研究.继电器，2006，34(3)：15-19.3、TangG，IravaniMR.Applicationofafaultcurrentlimitertominimizedistributedgenerationimpactoncoordinatorrelayprotection//Proceedingsof2005InternationalConferenceonPowerSystemsTransientsJune19223，2005，Montreal，Canada：1582163.4、孙景钌，李永丽，李盛伟等.含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护，电力系统自动化，2009.33(1)：81-84，89.5、余琼，余胜，李晓挥.含分布式电源配网自适应电保护方案，电力系统保护与控制，2012，40(5)：110-115.6、林霞，陆于平，王联合.分布式发电条件下的多电源故障区域定位新方法，电工技术学报，2008，23(11)：139-145，165.7、马静，王希，米超等.含分布式电源的配电网自适应保护新方法，电网技术，2011，35(11)：204-208.8、张艳霞，代凤仙.含分布式电源配电网的馈线保护新方案，电力系统自动化，2009，33(12)：71-74.
技术实现思路
本专利技术的目的是，克服现有技术的上述不足，提供一种构成简单，易于实现，不受IBDG接入影响的相间短路保护方法。考虑到含基于正序分量恒功率控制IBDG的配电网在发生相间短路时，IBDG可等效为三相正序基频受控电流源，只包含在正序网络中，因此IBDG对电网的负序电流流向和分布没有影响,所以，在含IBDG的配电网中可配置三段式负序电流保护来反应不对称相间短路，既具有较高的灵敏度，又能解决IBDG接入配电网带来的失去选择性问题，且负序电流保护的整定值不需要随着IBDG的接入与否而改变。本专利技术的技术方案如下：一种含逆变型分布式电源配电网的相间短路保护方法，包括下面几个方面：(1)在每条线路的电源侧设置三段式负序电流保护，对侧不装设保护。判断为区内故障时，通过遥控信号同时跳开线路两侧的断路器，从而隔离故障。其中，负序电流I段整定值IΙ2.op和动作时限按下条线路出口不对称故障不误动的原则整定；负序电流保护II段的整定值III2.op与动作时限与下条线路I段配合：负序电流保护III段动作时限遵循阶梯原则，启动电流按躲开正常运行最大负序电流整定；(2)采用两段式正序方向电流保护反映三相对称短路，由两段式正序方向电流保护和三段式负序电流保护共同构成了配电网的相间短路主保护。当系统短路使启动元件动作后，若负序电流与正序电流之比R大于门槛值ε，则判定为不对称短路，开放负序保护，闭锁正序方向保护；反之则闭锁负序保护，开放正序方向电流保护；门槛值ε取0.2～0.4；此外，在启动元件后加设一定时间的延时，以保证故障类型判断的准确性，并躲过IBDG的暂态过程和断路器三相不同期合闸；(3)反应三相短路的两段式正序方向电流保护仍装设在电源侧，对侧不装设保护；每个正序方向电流保护的I、II段均需与下条线路的正序方向电流保护构成通信单元，以下条线路正序方向电流保护I段或II段的动作信号作为闭锁信号；若本线路I、II段动作且未收到闭锁信号，则判断为区内故障，通过遥控信号同时跳开双侧断路器，隔离故障；若本线路保护收到闭锁信号，则表明是保护区外发生三相短路，不发送跳闸信号，其中，正序方向电流保护I段整定值IΙ1.op按照本线路末端三相故障可靠动作整定；II段值III1.op按躲过最大负荷电流整定，采用阶梯形动作时限，由线路末端起逐级向上配合。作为优选实施方式，负序电流I段整定值IΙ2.op和动作时限按下式整定：式中：I2.max为本线路末端相间故障最大负序电流，可靠系数取1.2～1.3。负序电流保护II段的整定值III2.op与动作时限按下式整定：式中：II2.op下为下一线路负序电流I段整定值，K2.bmin为负序电流分支系数最小值，可靠系数取1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含逆变型分布式电源配电网的相间短路保护方法，包括下面几个方面：(1)在每条线路的电源侧设置三段式负序电流保护，对侧不装设保护；判断为区内不对称短路时，通过遥控信号同时跳开线路两侧的断路器，从而隔离故障。其中，负序电流I段整定值IΙ2.op和动作时限按下条线路出口不对称故障不误动的原则整定；负序电流保护II段的整定值III2.op与动作时限与下条线路I段配合：负序电流保护III段动作时限遵循阶梯原则，启动电流按躲开正常运行最大负序电流整定；(2)采用两段式正序方向电流保护反映三相对称短路，由两段式正序方向电流保护和三段式负序电流保护共同构成了配电网的相间短路主保护，当系统短路使启动元件动作后，若负序电流与正序电流之比R大于门槛值ε，则判定为不对称短路，开放负序保护，闭锁正序方向保护；反之则闭锁负序保护，开放正序方向电流保护；门槛值ε取0.2～0.4；此外，在启动元件后加设一定时间的延时，以保证故障类型判断的准确性，并躲过IBDG的暂态过程和断路器三相不同期合闸；(3)反应三相短路的两段式正序方向电流保护仍装设在电源侧，对侧不装设保护；每个正序方向电流保护的I、II段均需与下条线路的正序方向电流保护构成通信单元，以下条线路正序方向电流保护I段或II段的动作信号作为闭锁信号；若本线路I、II段动作且未收到闭锁信号，则判断为区内故障，通过遥控信号同时跳开双侧断路器，隔离故障；若本线路保护收到闭锁信号，则表明是保护区外发生三相短路，不发送跳闸信号，其中，正序方向电流保护I段整定值IΙ1.op按照本线路末端三相故障可靠动作整定；II段整定值III1.op按躲过最大负荷电流整定，采用阶梯形动作时限，由线路末端起逐级向上配合。...

【技术特征摘要】
1.一种含逆变型分布式电源配电网的相间短路保护方法，包括下面几个方面：(1)在每条线路的电源侧设置三段式负序电流保护，对侧不装设保护；判断为区内不对称短路时，通过遥控信号同时跳开线路两侧的断路器，从而隔离故障，其中，负序电流I段整定值IΙ2.op和动作时限按下条线路出口不对称故障不误动的原则整定；负序电流保护II段的整定值III2.op与动作时限与下条线路I段配合：负序电流保护III段动作时限遵循阶梯原则，启动电流按躲开正常运行最大负序电流整定；(2)采用两段式正序方向电流保护反映三相对称短路，由两段式正序方向电流保护和三段式负序电流保护共同构成了配电网的相间短路主保护，当系统短路使启动元件动作后，若负序电流与正序电流之比R大于门槛值ε，则判定为不对称短路，开放负序电流保护，闭锁正序方向电流保护；反之则闭锁负序电流保护，开放正序方向电流保护；门槛值ε取0.2～0.4；此外，在启动元件后加设一定时间的延时，以保证故障类型判断的准确性，并躲过IBDG的暂态过程和断路器三相不同期合闸；(3)反应三相对称短路的两段式正序方向电流保护仍装设在电源侧，对侧不装设保护；每个正序方向电流保护的I、II段均需与下条线路的正序方向电流保护构成通信单元，以下条线路正序方向电流保护I段或II段的动作信号作为闭锁信号；若本线路I、II段动作且未收到闭锁信号，则判断为区内故障，通过遥控信号同时跳开双侧断路器，隔离故障；若本线路保护收到闭锁信号，则表明是保护区外发生三相短路，不发送跳闸信号，其中，正序方向电流保护I段整定值IΙ1.op按照本线路末端三相故障可靠动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳霞，李岩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12