一种微电网保护系统的建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微电网保护系统的建模方法，利用IEC 61850标准，根据类别对微电网内的继电器、往复式发电机、燃料电池、光伏电池板分别进行建模，建立的各模型通过IEC 61850标准与微电网保护控制单元相连接，便于扩展，利用延伸通信来监视微电网以及更新继电器故障电流，以便对分布式发电机的连接/断开等动态变化迅速做出反应，建立通用模型，更好适应了微电网拓扑结构动态变化的特征，实现了模型的“即插即用”，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网保护
，具体涉及。
技术介绍
随着电力工业的发展，带来了全球变暖等相关的环境问题，这对清洁能源的推广 和使用提出了更高的要求，并且发电应尽量靠近用户区域，以降低输电成本。因此，电力行 业发电模式正朝着分布式发电方向发展，尤其是可再生能源（RE)发电，这也减少了输电线 路的负荷。 为了更好地处理分布式发电机带来的影响并使得传统的通信网络能够更加符合 大规模分布式发电机的部署，国际上引入了微电网。微电网是指由分布式能源、储能装置、 能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自 我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行，独立地为当 地负荷提供电力需求。然而，微电网的引入也带来了一些问题，比如微电网及其设备的保 护。微电网中是一个动态的系统，随时可能发生系统中分布式发电机或储能设备的接入或 断开，整个微电网系统的参数以及预设的保护策略等都将发生变化。 如图1所示，微电网保护系统的拓扑结构的一种实施例，微电网保护控制单元 (MCPU)来和微网中的继电器R1-R10、分布式发电机DG1-DG2通信，以更新继电器的工作电 流和检测故障电流的方向，通信方案是基于TCP/IP以太网通信协议的，以实现成本效益和 现成通信，微电网保护控制单元（MCPU)的中断算法：一旦中断传送到微电网保护控制单元 (MCPU)，继电器中的故障电流将实时更新，当流过继电器的电流超过工作电流，继电器将发 送信号以实现故障检测定位，但是，如果内部的继电器并不能实现在延迟时间内将故障排 除，则需要采用特定的继电器将线路切断以排除故障，这些故障时延的设置是依据具体情 况来设置的，比如，像继电器Rl和继电器R2此类中央继电器相比于支路上的继电器R4和 继电器R8具有更长的时延，图1中的拓扑结构，还不能随继电器连接的变化而改变，不能根 据不同的操作条件来重新设置时延，而在较复杂的微电网保护系统中，时延的设置很有必 要的，并具有动态响应差的问题。 因此，如何提出一种适应不同的微电网保护系统拓扑结构的建模方法，具有延展 通信功能，监控微电网的通信并实时作出动态响应，是当前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是针对现有的微电网系统会随时可能发生系统中分布 式发电机或储能设备的接入或断开，整个微电网系统的参数以及预设的保护策略等都将发 生变化的问题。本专利技术的微电网保护系统的建模方法，利用延伸通信来监视微电网以及更 新继电器故障电流，以便对分布式发电机的连接/断开等动态变化迅速做出反应，建立通 用模型，更好适应了微电网拓扑结构动态变化的特征，实现了模型的"即插即用"，具有良好 的应用前景。 为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是： -种微电网保护系统的建模方法，其特征在于：利用IEC61850标准，根据类别对 微电网内的继电器、往复式发电机、燃料电池、光伏电池板分别进行建模，建立的各模型通 过IEC61850标准与微电网保护控制单元相连接，便于扩展， (A)继电器的建模过程，包括以下步骤， 步骤（Al)，通过微电网保护控制单元，根据公式（1)，计算出各继电器对应的运行 故障电流Iralay, 其中，m为微电网中分布式发电机的数量，Ici为影响因子；Ifault(；RID为整个微电网的 故障分配电流、OperatingMode为微网的运行模式、IfaultDei为分布式发电机的故障非配电 流、StatusDSl为分布式发电机的接入状态； 选择性时延Trelay，为保护固有延时，对于距离保护为阶梯形时限特性，根据运行 故障进行选择，判断为距离I、IIJII段延时中的一个；对于过流保护为反时限延时特性，与 运行故障电流成反比计算得到； 步骤（A2)，微电网保护控制单元通过IHMI接口，将各继电器对应的运行故障电流 Irelay、选择性时延Trelay参数，传输到各继电器的ITCI接口单元上；步骤（A3)，将各继电器对应的运行故障电流Irelay、选择性时延Trelay的临界值 存储在各继电器内的过电流检测单元中，所述过电流检测单元用于检测预定方向上的交流 过电流；步骤（A4)，微电网中的逻辑节点TCTR将电流检测信号传输给过电流检测单元，与 其内部的临界值比较，若存在过电流信号，则过电流检测单元经过发送给继电器内部的开 关控制器； 步骤（A5)，开关控制器发送触发信号给断路器； (B)往复式发电机的建模过程，包括以下步骤， 步骤（BI)，将往复式发电机根据IEC61850标准建模，包括将机械能转换成电能 的往复式发动机建模、控制发电机电源的选择、燃料特性的选择、燃料输送系统的选择； 步骤（B2)，对往复式发电机内励磁单元的逻辑节点DREX和DEXC进行建模，包括铭 牌信息、最大功率值、最大电流值和故障贡献电流； 步骤（B3)，建立同步器逻辑节点RSYN，实现往复式发电机的输出通过继电器与微 电网系统同步； 步骤（B4)，给往复式发电机增加通信模块，将往复式发电机的状态、额定电流以及 其类型上报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元； (C)燃料电池的建模过程，包括以下步骤，步骤（Cl)，将燃料电池根据IEC61850标准建模，包括将燃料能转换成电能的燃 料电池建模、控制燃料电池电源的选择、燃料特性的选择、燃料输送系统的选择；步骤（C2)，对反映燃料电池特性的逻辑节点DFCL、反映远程监控的燃料电池堆的 特性的逻辑节点DSTK、燃料处理模块的逻辑节点DFPM，根据IEC61850标准建模；步骤（C3)，根据微电网电压等级和频率输出要求，将直流输入转换为交流输出的 逆变器通过逻辑节点ZRCT和ZINV进行建模，其中，逻辑节点ZRCT用来对与燃料电池连接 的发电机发出的交流转换为直流的整流器进行建模、逻辑节点ZINV用来对直流输入转换 为交流输出的逆变器进行建模；步骤（C4)，燃料电池增加通信模块，燃料电池的状态、额定电流以及其类型上报给 微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元； (D)光伏电池板的建模过程，包括以下步骤，步骤（Dl)，将光伏电池板根据IEC61850标准建模，包括将太阳能转换成电能的 光伏电池板建模、控制光伏阵列的选择； 步骤（D2)，对反映光伏模块的额定值的逻辑节点DPVM、反映光伏阵列的配的逻 辑节点DPVA、光伏阵列控制器的逻辑节点DPVC、光伏电池板跟踪系统的信息的逻辑节点 DTRC，根据IEC61850标准建模； 步骤（D3)，对光伏阵列和逆变器之间的直流开关、逆变器，根据IEC61850标准建 模；步骤（D4)，光伏电池板增加通信模块，光伏电池板的状态、额定电流以及其类型上 报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元。 前述的，其特征在于：所述燃料电池的逻辑节点 ZRCT、ZINV均设置电流电压上限。 前述的，其特征在于：所述IEC61850标准为IEC 61850-7-420 标准。 本专利技术的有益效果是：本专利技术的微电网保护系统的建模方法，利用IEC61850标 准，根据类别对微电网内的继电器、往复式发电机、燃料电池、光伏电池板分别进行建模，建 立的各模型通过IEC618本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网保护系统的建模方法，其特征在于：利用IEC 61850标准，根据类别对微电网内的继电器、往复式发电机、燃料电池、光伏电池板分别进行建模，建立的各模型通过IEC 61850标准与微电网保护控制单元相连接，便于扩展，(A)继电器的建模过程，包括以下步骤，步骤(A1)，通过微电网保护控制单元，根据公式(1)，计算出各继电器对应的运行故障电流Irelay，Irelay=(IfaultGRID×Operating Mode)+Σi=1m(ki×IfaultDGi×StatusDGi)---(1)]]>其中，m为微电网中分布式发电机的数量，ki为影响因子；IfaultGRID为整个微电网的故障分配电流、Operating Mode为微网的运行模式、IfaultDGi为分布式发电机的故障非配电流、StatusDGi为分布式发电机的接入状态；选择性时延Trelay，为保护固有延时，对于距离保护为阶梯形时限特性，根据运行故障进行选择，判断为距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段延时中的一个；对于过流保护为反时限延时特性，与运行故障电流成反比计算得到；步骤(A2)，微电网保护控制单元通过IHMI接口，将各继电器对应的运行故障电流Irelay、选择性时延Trelay参数，传输到各继电器的ITCI接口单元上；步骤(A3)，将各继电器对应的运行故障电流Irelay、选择性时延Trelay的临界值存储在各继电器内的过电流检测单元中，所述过电流检测单元用于检测预定方向上的交流过电流；步骤(A4)，微电网中的逻辑节点TCTR将电流检测信号传输给过电流检测单元，与其内部的临界值比较，若存在过电流信号，则过电流检测单元经过发送给继电器内部的开关控制器；步骤(A5)，开关控制器发送触发信号给断路器；(B)往复式发电机的建模过程，包括以下步骤，步骤(B1)，将往复式发电机根据IEC 61850标准建模，包括将机械能转换成电能的往复式发动机建模、控制发电机电源的选择、燃料特性的选择、燃料输送系统的选择；步骤(B2)，对往复式发电机内励磁单元的逻辑节点DREX和DEXC进行建模，包括铭牌信息、最大功率值、最大电流值和故障贡献电流；步骤(B3)，建立同步器逻辑节点RSYN，实现往复式发电机的输出通过继电器与微电网系统同步；步骤(B4)，给往复式发电机增加通信模块，将往复式发电机的状态、额定电流以及其类型上报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元；(C)燃料电池的建模过程，包括以下步骤，步骤(C1)，将燃料电池根据IEC 61850标准建模，包括将燃料能转换成电能的燃料电池建模、控制燃料电池电源的选择、燃料特性的选择、燃料输送系统的选择；步骤(C2)，对反映燃料电池特性的逻辑节点DFCL、反映远程监控的燃料电池堆的特性的逻辑节点DSTK、燃料处理模块的逻辑节点DFPM，根据IEC 61850标准建模；步骤(C3)，根据微电网电压等级和频率输出要求，将直流输入转换为交流输出的逆变器通过逻辑节点ZRCT和ZINV进行建模，其中，逻辑节点ZRCT用来对与燃料电池连接的发电机发出的交流转换为直流的整流器进行建模、逻辑节点ZINV用来对直流输入转换为交流输出的逆变器进行建模；步骤(C4)，燃料电池增加通信模块，燃料电池的状态、额定电流以及其类型上报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元；(D)光伏电池板的建模过程，包括以下步骤，步骤(D1)，将光伏电池板根据IEC 61850标准建模，包括将太阳能转换成电能的光伏电池板建模、控制光伏阵列的选择；步骤(D2)，对反映光伏模块的额定值的逻辑节点DPVM、反映光伏阵列的配的逻辑节点DPVA、光伏阵列控制器的逻辑节点DPVC、光伏电池板跟踪系统的信息的逻辑节点DTRC，根据IEC 61850标准建模；步骤(D3)，对光伏阵列和逆变器之间的直流开关、逆变器，根据IEC 61850标准建模；步骤(D4)，光伏电池板增加通信模块，光伏电池板的状态、额定电流以及其类型上报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，朱超，张兆君，石连虎，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司检修分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11