一种微电网保护方法技术

本发明专利技术涉及一种微电网保护方法，实时采样微电网线路的全电流I和系统频率f，并计算总谐波电流I∑，在[T,T+△T]的时间范围内，当微电网线路上的总谐波电流I∑陡增，且微电网的系统频率变化|f2-f1|超过预设的偏离整定值fd时，判定T+△T时刻微电网线路已发生短路，微电网保护启动，其中T为任意采样时刻，△T不低于1/F，F为采样频率；f1为T时刻的系统频率,f2为T+△T时刻的系统频率，fd的取值范围是2-3Hz。本发明专利技术采用短路电流中谐波分量的突增量作为判据，频率偏离值作为辅助判据，能够准确实现微电网的继电保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种新能源的微电网继电保护方法，属于继电保护技术、网络通信技 术、电子技术多学科技术综合运用的

技术介绍
对于W即插即用方式灵活并离网运行的微电网，现有的继电保护设备已经不能适 应，必须研究新原理、新方式的继电保护。微电网继电保护的装置需要适应并离、网两种运 行方式，在两种模式下均应满足快速性、可靠性、灵敏性、选择性的要求。[000引在并网运行时，当储能电站内部短路，故障电流的特性与大电网故障特性相同；而 储能电站由电力电子设备逆变发电，在与配电网断开独立运行时，在微电网内部出现故障， 由于短路电流受到IGBT限制，不能提供足够的短路电流。因此微电网在离网后，传统的故 障模型和分析方法不再适用，传统继电保护的判据将部分、或者全部失效。 经检所发现中国专利技术专利申请CN101202426A，公开了一种S次谐波增量制动专 用定子应间保护的方法，其通过反映发电机纵向零序电压基波分量，并利用其=次谐波增 量作为制动量，来鉴别发电机应间短路。其中，使用基波分量与=次谐波分量的比例作为 发电机应间保护的动作判据；W零序电压基波的大小作为辅助判据。该方法能够识别发电 机定子应间的短路，但无法适用于储能电站的微电网内部短路故障。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题是：克服现有技术缺点，提出，采用短 路电流中谐波分量的突增量作为判据，频率偏离值作为辅助判据，能够准确实现微电网的 继电保护。 为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：，其特征 在于：实时采样微电网线路的全电流I和系统频率f，并计算总谐波电流Ie，在 的时间范围内，当微电网线路上的总谐波电流Ie睹增，且微电网的系统频率变化超 过预设的偏离整定值fd时，判定T+AT时刻微电网线路已发生短路，微电网保护启动，其 中T为任意采样时刻，AT不低于1/F，F为采样频率；为T时刻的系统频率，f2为T+AT 时刻的系统频率，fd的取值范围是2-3HZ。 其中，总谐波电流Ie至少包括二次、S次、五次的谐波电流分量；对线路电流和系 统频率的采样频率范围为2400-5000HZ。 阳00引 AT建议的取值范围为l/F-20ms。 大量的实际运行、仿真、测试结果证明，并网时微电网向大系统提供的短路电流， W及离网后微电网内部短路电流具有逆变器输出特性。既使在故障瞬间短路电流增加不明 显，但是它的谐波分量增大明显，频率也有所变化。 当微电网离网后发生短路故障时，微电网逆变器提供的短路电流比正常工作电流 有所增大，一般只有1.2倍的额定电流，常规过电流保护的动作灵敏度不足，将导致继电保 护拒动。逆变器提供短路电流虽然不大，但是谐波分量在短路瞬间突然增大，另外，故障起 始时刻频率也有波动。 按照传统继电保护整定计算方法，过电流保护需要有一定的灵敏度，而1.2倍短 路电流不能满足继电保护灵敏度的要求。 本专利技术采用短路电流中谐波分量的突增量作为判据，频率偏离值作为辅助判据， 采用多种复合判据构成微电网继电保护。 可见，本专利技术方法基于微电网的特性，利用一组判据，可准确识别短路故障并及时 做出动作，大大提高了微电网运行的安全性。 考虑到微电网的逆变器具有限制短路电流的作用，因此在发生短路后，全电流的 幅值增长不大，而谐波电流却睹增。 为了确保判断更准确，考虑到上述情况，本专利技术还提出了两种判断总谐波电流睹 增的间接判断方法，均具有较高的灵敏度： 1、在的时间范围内，若谐波总电流与全电流的比值的增值超过预设值 A1，则判定总谐波电流睹增，判定公式如下，阳01引式中，Ie2为T+AT时刻的总谐波电流，12为T+AT时刻的全电流，IU为T时 刻的总谐波电流，Ii为T时刻的全电流，A1的取值范围为2-10。 2、在的时间范围内，若谐波总电流与基波电流的比值的增值超过预设 值A2,则判定总谐波电流睹增，判定公式如下，阳02U 式中，2为T+AT时刻的总谐波电流，12'为T+AT时刻的基波电流，Iu为 T时刻的总谐波电流，V为T时刻的基波电流，A2的取值范围为2-10。 上述两方法中，第一个使用谐波总电流与全电流的比值变化，第二个使用谐波总 电流与基波电流的比值变化。全电流是谐波总电流与基波电流之和，在全电流增幅不大的 情况下，谐波总电流猛增，基波电流则下降，运样谐波总电流与基波电流的比值会有更大的 变化，可见第二种方法的判断灵敏度更高。并且本专利技术还给出了上述两判断方法的比值口 槛。 本专利技术微电网保护方法是一种实时的保护方法，采样频率较高，对谐波有良好的 分辨能力。 如果在方法中，将当前采样时刻定义为T+AT时刻，则本专利技术方法具备实时性。在 实际运行中，实时的对微电网母线进行指定频率的采样，时间区间随之向后移 动，把当前采集获取的数据与AT时间前的数据进行比较，即可实现在线保护。【附图说明】下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。 图1是短路瞬间微电网母线电压波形图。 图2是短路瞬间微电网母线短路电流波形图。 图3是本专利技术微电网保护方法的判据逻辑示意图。 图4是本专利技术微电网保护方法流程图。图5是本实施例微电网主接线示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。 如图5所示，为某微电网主接线示意图。图中，QFl为并网开关，QF2-QF5为微电 网内部断路器。微电网是一种发电单元，它可W与大电网联网运行，也可W即插即用方式投 入或退出大电网。退出大电网W后，微电网独立承担其内部负荷供电。本文所指微电网的 主供电单元是蓄电池。微电网的运行状态，W及短路特性实际上是主供电源和其他电源的 综合特性。分布式新能源大多数是主电源经过逆变器输出的发电模式，当其离开大电网独 立运行时，运行特性就是逆变器特性，此时当微电网内部发生短路故障时，短路电流被逆变 当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网保护方法，其特征在于：实时采样微电网线路的全电流I和系统频率f，并计算总谐波电流I∑，在[T,T+△T]的时间范围内，当微电网线路上的总谐波电流I∑陡增，且微电网的系统频率变化|f2‑f1|超过预设的偏离整定值fd时，判定T+△T时刻微电网线路已发生短路，微电网保护启动，其中T为任意采样时刻，△T不低于1/F，F为采样频率；f1为T时刻的系统频率,f2为T+△T时刻的系统频率，fd的取值范围是2‑3Hz。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，王翼，李景云，于文杰，吕海超，
申请(专利权)人：国家电网公司，许继集团有限公司，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司电力科学研究院，南京国网电瑞继保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11