一种独立微电网故障保护方法技术

一种独立微电网故障保护方法,基于短时能量段的独立微电网故障保护方法，其能够准确地鉴别出独立微电网是否发生故障：在故障检测的基础上利用故障电流信息实现故障定位；以故障电流和短时能量段作为故障检测判据，独立微电网保护装置不会因为外界干扰和负荷突变产生误动；短时能量段(SES)是反映线路上能量流动大小的特征量，表示工频周期T时间内线路上流过的能量大小；通过比较前后两个周期的电流有效值和短时能量段来判断独立微电网是否发生故障，能够适应微电网拓扑结构的变化，自适应调整保护整定值；将故障前一个周期的电流有效值和SES作为判断独立微电网是否故障的整定依据。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及独立微电网故障保护方法，主要应用于独立微电网线路保护中，可以准确地检测出独立微电网故障状态和故障线路，可靠地保障独立微电网安全稳定运行。
技术介绍
：随着风电、光伏等可再生能源和高效清洁的化石燃料在内的新型发电技术的应用，分布式发电得到的飞速的发展。独立微电网由分布式发电装置产生的电源、负荷和储能装置通过电力电子变换器整合在一起的小型发、配电系统，能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，充分利用了分布式电源的发电能力，已经逐步成为电力行业的重要发展方向。然而，独立微电网结构对继电保护提出了特殊的要求，其保护要考虑的主要因素有：分布式电源和负荷的“即插即用”使独立微电网拓扑结构灵活多变；受电力电子器件的限流作用，故障时分布式电源提供很小的短路电流，造成保护装置难以区分故障状态和正常状态；大量分布式电源的接入使独立微电网潮流具有不确定性。上述特点使传统电网保护原理与配置方式不能满足独立微电网保护的要求，需要研究新型的独立微电网保护方法。微电网保护技术已经成为限制微电网进一步发展的重要技术障碍。目前，对微电网并网运行时的保护已经有了比较成熟的保护策略。但微电网独立运行时，其故障电流特征不明显导致其保护研究一直处于理论探索阶段，没有一套完整可靠的保护策略。因此，对独立微电网保护技术的研究对微电网今后的发展具有重大的意义。
技术实现思路
：本专利技术的目的是，提出一种能够可靠保障独立微电网安全稳定运行的故障保护方法。本专利技术的技术方案是：一种独立微电网故障保护方法，尤其是基于短时能量段的独立微电网故障保护方法，其能够准确地鉴别出独立微电网是否发生故障：在故障检测的基础上利用故障电流信息实现故障定位；1)以故障电流和短时能量段作为故障检测判据，独立微电网保护装置不会因为外界干扰和负荷突变产生误动；为了能够准确地区分独立微电网故障状态和正常状态，从能量的角度出发，分析发现微电网在正常运行时和故障时线路上能量流动差异较大，提出一种反映线路上能量流动大小的特征量——短时能量段(SES)，其表示工频周期T时间内线路上流过的能量大小。SES定义如(1)式所示： S E S ( t ) = ∫ t - T t [ u a ( t ) · i a ( t ) + u b ( t ) · i b ( t ) + u c ( t ) · i c ( t ) ] d t - - - ( 1 ) ]]>其中，u(t)和i(t)分别是线路中t时刻的电压和电流，SES(t)表示t时刻线路上的短时能量段。如(1)式所示，短时能量段SES是电流和电压乘积在工频周期T上的积分，其不受外界瞬时扰动和电压、电流畸变产生影响，稳定性强能够表征任意时刻线路上能量流动的大小，在微电网故障检测中具有重要的应用价值。独立微电网在运行时系统惯性小、拓扑结构灵活多变、受外界干扰影响较大，其在正常运行时，极有可能受外部干扰或负荷突变使其输出电流瞬间超过过电流保护的整定值，引起保护误动。2)通过比较前后两个周期的电流有效值和短时能量段来判断独立微电网是否发生故障，能够适应微电网拓扑结构的变化，自适应调整保护整定值；但独立微电网在正常运行时，受外部干扰或负荷突变引起输出电流瞬间增大的同时，也会使输出短时能量段瞬间增大；因干扰或负荷突变引起短时能量段减小的同时，也会使输出电流减小。结合前文第2节所述，微电网发生故障时输出电流增大、短时能量段严重降低，这正好与因外部干扰或负荷突变引起的电流和SES特征相反。因此将电流增大和短时能量段减小作为微电网的故障检测判据，能够准确的判断出微电网是否处于故障运行状态。由于独立微电网拓扑结构灵活多变，为了使故障检测判据的整定值自适应于微电网的拓扑结构，将故障前一个周期的电流有效值和SES作为判断独立微电网是否故障的整定依据，微电网故障检测判据整定方法如(2)式所示： I t + T ≥ K P I t SES t + T ≤ K q SES t - - - ( 2 ) ]]>独立微电网任一线路上t+T时刻的电流有效值大于等于t时刻电流有效值的Kp倍时，且t+T时刻的SES大于等于t时刻SES的Kq倍时，表明微电网中有故障发生。其中Kp和Kq是故障启动判据的可靠系数。根据独立微电网故障电流被限制在1.5-2倍的额定电流，取Kp＝1.5，结合短时能量段的定义取Kq＝0.25。3)在故障检测的基础上，利用故障电流信息可实现对独立微电网中双向潮流线路和单向潮流线路的准确故障定位。根据独立微电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种独立微电网故障保护方法，其特征是基于短时能量段的独立微电网故障保护方法，其能够准确地鉴别出独立微电网是否发生故障：在故障检测的基础上利用故障电流信息实现故障定位；1)以故障电流和短时能量段作为故障检测判据，独立微电网保护装置不会因为外界干扰和负荷突变产生误动；短时能量段(SES)是反映线路上能量流动大小的特征量，表示工频周期T时间内线路上流过的能量大小；SES定义如(1)式所示：SES(t)=∫t-Tt[ua(t)·ia(t)+ub(t)·ib(t)+uc(t)·ic(t)]dt---(1)]]>其中，u(t)和i(t)分别是线路中t时刻的电压和电流，SES(t)表示t时刻线路上的短时能量段；(1)式所示，短时能量段SES是电流和电压乘积在工频周期T上的积分，其不受外界瞬时扰动和电压、电流畸变产生影响，稳定性强能够表征任意时刻线路上能量流动的大小；2)通过比较前后两个周期的电流有效值和短时能量段来判断独立微电网是否发生故障，能够适应微电网拓扑结构的变化，自适应调整保护整定值；将故障前一个周期的电流有效值和SES作为判断独立微电网是否故障的整定依据，微电网故障检测判据整定方法如(2)式所示：{It+T≥KPItSESt+T≤KqSESt---(2)]]>独立微电网任一线路上t+T时刻的电流有效值It+T大于等于t时刻电流有效值It的Kp倍时，且t+T时刻的SESt+T大于等于t时刻SESt的Kq倍时，表明微电网中有故障发生；其中Kp和Kq是故障启动判据的可靠系数。...

【技术特征摘要】
1.一种独立微电网故障保护方法，其特征是基于短时能量段的独立微电网故障保护方法，其能够准确地鉴别出独立微电网是否发生故障：在故障检测的基础上利用故障电流信息实现故障定位；1)以故障电流和短时能量段作为故障检测判据，独立微电网保护装置不会因为外界干扰和负荷突变产生误动；短时能量段(SES)是反映线路上能量流动大小的特征量，表示工频周期T时间内线路上流过的能量大小；SES定义如(1)式所示： S E S ( t ) = ∫ t - T t [ u a ( t ) · i a ( t ) + u b ( t ) · i b ( t ) + u c ( t ) · i c ( t ) ] d t - - - ( 1 ) ]]>其中，u(t)和i(t)分别是线路中t时刻的电压和电流，SES(t)表示t时刻线路上的短时能量段；(1)式所示，短时能量段SES是电流和电压乘积在工频周期T上的积分，其不受外界瞬时扰动和电压、电流畸变产生影响，稳定性强能够表征任意时刻线路上能量流动的大小；2)通过比较前后两个周期的电流有效值和短时能量段来判断独立微电网是否发生故障，能够适应微电网拓扑结构的变化，自适应调整保护整定值；将故障前一个周期的电流有效值和SES作为判断独立微电网是否故障的整定依据，微电网故障检测判据整定方法如(2)式所示： { I t + T ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晔，严豪杰，王金全，叶晓松，邢鸣，李建科，黄克峰，严鋆，侯朋飞，邵亚来，韩航星，陈凯，亢梦婕，
申请(专利权)人：王金全，江苏镇安欣润电力科技有限公司，江苏镇安电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32