新能源配电网后备保护时限优化设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了新能源配电网后备保护时限优化设计方法及装置，对配电网进行基于割电流的故障线路快速搜索；根据故障线路快速搜索结果，对新能源配电网后备保护时限进行优化设计。本发明专利技术采用割电流的原理以及DG的处理方式，利用保护控制中心设计了针对含DG的新能源配电网故障线路快速搜索方案，保护中心对故障线路和相邻上级线路的后备保护时限进行了优化设计，设计了割电流故障搜索原理和新能源配电网后备保护时限优化方案，对于搜索区域内所有线路的电流保护判据并不进行修改，仅针对故障线路以及相邻上级线路就地保护的整定时间进行优化，其余线路保护仍保持原有时间整定不变，在就地保护未接收到广域下达命令之前，仍按原有的时间整定。

【技术实现步骤摘要】
新能源配电网后备保护时限优化设计方法及装置
本专利技术涉及配电网保护的
，尤其涉及新能源配电网后备保护时限优化设计方法及装置。
技术介绍
传统的阶段式电流保护因其整定与接线方式简单、可靠性高等优点在配电网中得到广泛应用。近年来，随着环境问题的日益严峻，各国纷纷将未来能源的发展寄托于新能源发电技术。作为新能源发电技术的一种——分布式发电技术(DG)能够经济高效可靠地发电，与常规发电远距离输电相比，DG具备节能环保污染小、提高电网可靠性以及投资少，安装和运营更灵活的优点，已得到大范围的推广和应用。然而考虑到由于DG的容量和接入位置的不确定性，配电网潮流方向也由定向变化成了非定向，这给传统基于定值整定的保护带来了困难，同时，基于馈线终端单元(feederterminalunit，FTU)的传统单电源供电的配电网故障搜索方法由于双侧电源供电或大量DG的接入而变得不再可靠。接有DG的配电系统对故障的穿越能力极为有限，而且故障持续的时间越长，对系统的危害越大，因此，DG的接入对配电网的稳定运行和继电保护提出了更高的要求，一方面需解决由此引起的一系列传统电流保护问题，另一方面还需配置较完善的后备保护。传统配电网后备保护都是以牺牲故障时间来达到选择性的目的，且DG的接入可能会导致某些靠近电源端的后备保护延时过长甚至拒动，进而将对脆弱的配电系统造成更为严重的后果。随着测控和短延时通信技术的发展，广域继电保护对于解决潮流转移时后备保护误动及引发的连锁跳闸事故和整定配合错误造成的隐藏性故障的问题具有很好的适用性，广域信息的利用将为解决由于DG接入引起的配电网继电保护安全问题带来契机，并且有望在配电网中发挥较大的作用。当前学术界对此技术开展了广泛研究：有学者提出了广域差动保护的实现方法，不仅可以反应固定区内的故障，而且还可作为相邻元件的后备保护，但是这些方案只是针对大电网中线路具有双端电气量的特点，而配电网一般只在线路单侧装有电流互感器，且一部分DG为了追求供电的便利性，它们会选择直接通过线路接入配电网，这也使得该算法变得不再适用。此外目前提出的广域保护主要是依赖于通信系统的实时在线集中式保护，其在通信拥塞，通信链路中断等情况下保护可靠性将大大降低。在应用于规模较大、结构复杂的配电网时，主站保护中心将面临海量信息待处理的挑战。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供新能源配电网后备保护时限优化设计方法及装置，旨在解决新能源配电网保护技术的整定及配合困难，后备保护动作时间较长，现有广域保护技术应用于含DG的配电网时面临信息难以采集、集中式的主站面临通信拥塞、短时间面临海量信息处理时间较长，不适应现状的问题。本专利技术的目的采用以下技术方案实现：一种新能源配电网后备保护时限优化设计方法，包括：搜索步骤，对配电网进行基于割电流的故障线路快速搜索；优化步骤，根据故障线路快速搜索结果，对新能源配电网后备保护时限进行优化设计。在上述实施例的基础上，优选的，所述搜索步骤，具体为：在配电网的母线出线端安装有配电网线路开关及其保护装置，从线路首端取得配电网中电流信号，在某一区域内设置若干个虚弧线作为搜索面，与搜索面所交的线路电流矢量组成一个割集，该割集内电流矢量之和定义为该搜索面的割电流；根据相邻两搜索面的割电流之差是否为零进行纵向搜索；如果两个相邻搜索面的割电流之差是零，则判断这两个搜索面之间不存在故障；否则进入横向搜索；对割电流之差不为零的相邻两搜索面之间的电流支线进行分别搜索，比较所有电流支线的电流变化，判定电流变化最大的电流支线为故障支线。在上述实施例的基础上，优选的，所述搜索步骤前，还包括：分级步骤，对配电网进行线路分级；分区步骤，借助二分法的计算机数据查询排序方法，不断缩小进行故障搜索的区域。在上述实施例的基础上，优选的，所述分区步骤后，还包括DG步骤：如果有单台DG通过线路接入，则进行搜索面划分时，在DG的接入点增加一个新的线路级，使原先的下级线路层面整体向右移动一个线路层面，下级搜索面也随着移动一个面单位，根据注入该支路的DG的电流量计算得到新增加的干线电流；如果有N台DG通过线路接入，则进行搜索面划分时，将每个DG的接入点分别等效成一条母线并进行线路层分级，使原先的下级线路层面整体向右移动N个线路层面，下级搜索面也随着移动N个面单位，根据注入该支路的每个DG的电流量计算得到新增加的干线电流；N>1，N为正整数。在上述任意实施例的基础上，优选的，所述优化步骤，具体为：在判定出故障线路后，如果故障线路搜索完毕的时间大于或等于整定时间，则不发出命令；如果故障线路搜索完毕的时间小于整定时间，则对故障线路及其相邻上级线路的就地保护单元下达保护时限优化命令，进行电流II段保护整定时间优化、电流III段保护整定时间优化以及故障线路相邻上级线路就地保护时间优化，包括：在t1时刻，如果保护一段接收经广域网络下达的保护时限优化命令，则对保护一段进行电流II段保护整定时间优化，优化后的电流II段保护的整定时间为：t″1＝min{t1,t″tra}；式中，t″tra为传统电流II段保护的整定时间；对保护一段进行电流III段保护整定时间优化，优化后的电流III段保护的整定时间为：t″′1＝min{t1,t″′tra}；式中，t″′tra为传统电流III段保护的整定时间；在t2时刻，如果保护二段接收经广域网络下达的保护时限优化命令，则保持保护二段原有的电流I段保护整定时间t′2、电流II段保护整定时间t″2不变，进行故障线路相邻上级线路就地保护时间优化，优化后的电流III段保护的整定时间为：t″′2＝min{t2+Δt+tcon,t″′tra}；式中，tcon为保护中心保护范围内不同线路接收到下达信息的最大时间差，Δt＝t″tra。一种新能源配电网后备保护时限优化设计装置，包括：搜索模块，用于对配电网进行基于割电流的故障线路快速搜索；优化模块，用于根据故障线路快速搜索结果，对新能源配电网后备保护时限进行优化设计。在上述实施例的基础上，优选的，所述搜索模块用于：在配电网的母线出线端安装有配电网线路开关及其保护装置，从线路首端取得配电网中电流信号，在某一区域内设置若干个虚弧线作为搜索面，与搜索面所交的线路电流矢量组成一个割集，该割集内电流矢量之和定义为该搜索面的割电流；根据相邻两搜索面的割电流之差是否为零进行纵向搜索；如果两个相邻搜索面的割电流之差是零，则判断这两个搜索面之间不存在故障；否则进入横向搜索；对割电流之差不为零的相邻两搜索面之间的电流支线进行分别搜索，比较所有电流支线的电流变化，判定电流变化最大的电流支线为故障支线。在上述实施例的基础上，优选的，还包括：分级模块，用于对配电网进行线路分级；分区模块，用于借助二分法的计算机数据查询排序方法，不断缩小进行故障搜索的区域。在上述实施例的基础上，优选的，还包括DG模块，用于：如果有单台DG通过线路接入，则进行搜索面划分时，在DG的接入点增加一个新的线路级，使原先的下级线路层面整体向右移动一个线路层面，下级搜索面也随着移动一个面单位，根据注入该支路的DG的电流量计算得到新增加的干线电流；如果有N台DG通过线路接入，则进行搜索面划分时，将每个DG的接入点分别等效成一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源配电网后备保护时限优化设计方法，其特征在于，包括：搜索步骤，对配电网进行基于割电流的故障线路快速搜索；优化步骤，根据故障线路快速搜索结果，对新能源配电网后备保护时限进行优化设计。

【技术特征摘要】
1.一种新能源配电网后备保护时限优化设计方法，其特征在于，包括：搜索步骤，对配电网进行基于割电流的故障线路快速搜索；优化步骤，根据故障线路快速搜索结果，对新能源配电网后备保护时限进行优化设计。2.根据权利要求1所述的新能源配电网后备保护时限优化设计方法，其特征在于，所述搜索步骤，具体为：在配电网的母线出线端安装有配电网线路开关及其保护装置，从线路首端取得配电网中电流信号，在某一区域内设置若干个虚弧线作为搜索面，与搜索面所交的线路电流矢量组成一个割集，该割集内电流矢量之和定义为该搜索面的割电流；根据相邻两搜索面的割电流之差是否为零进行纵向搜索；如果两个相邻搜索面的割电流之差是零，则判断这两个搜索面之间不存在故障；否则进入横向搜索；对割电流之差不为零的相邻两搜索面之间的电流支线进行分别搜索，比较所有电流支线的电流变化，判定电流变化最大的电流支线为故障支线。3.根据权利要求2所述的新能源配电网后备保护时限优化设计方法，其特征在于，所述搜索步骤前，还包括：分级步骤，对配电网进行线路分级；分区步骤，借助二分法的计算机数据查询排序方法，不断缩小进行故障搜索的区域。4.根据权利要求3所述的新能源配电网后备保护时限优化设计方法，其特征在于，所述分区步骤后，还包括DG步骤：如果有单台DG通过线路接入，则进行搜索面划分时，在DG的接入点增加一个新的线路级，使原先的下级线路层面整体向右移动一个线路层面，下级搜索面也随着移动一个面单位，根据注入该支路的DG的电流量计算得到新增加的干线电流；如果有N台DG通过线路接入，则进行搜索面划分时，将每个DG的接入点分别等效成一条母线并进行线路层分级，使原先的下级线路层面整体向右移动N个线路层面，下级搜索面也随着移动N个面单位，根据注入该支路的每个DG的电流量计算得到新增加的干线电流；N>1，N为正整数。5.根据权利要求1-4任一项所述的新能源配电网后备保护时限优化设计方法，其特征在于，所述优化步骤，具体为：在判定出故障线路后，如果故障线路搜索完毕的时间大于或等于整定时间，则不发出命令；如果故障线路搜索完毕的时间小于整定时间，则对故障线路及其相邻上级线路的就地保护单元下达保护时限优化命令，进行电流II段保护整定时间优化、电流III段保护整定时间优化以及故障线路相邻上级线路就地保护时间优化，包括：在t1时刻，如果保护一段接收经广域网络下达的保护时限优化命令，则对保护一段进行电流II段保护整定时间优化，优化后的电流II段保护的整定时间为：t″1＝min{t1,t″tra}；式中，t″tra为传统电流II段保护的整定时间；对保护一段进行电流III段保护整定时间优化，优化后的电流III段保护的整定时间为：t″′1＝min{t1,t″′tra}；式中，t″′tra为传统电流III段保护的整定时间；在t2时刻，如果保护二段接收经广域网络下达的保护时限优化命令，则保持保护二段原有的电流I段保护整定时间t′2、电流II段保护整定时间t″2不变，进行故障线路相邻上级线路就地保护时间优化，优化后的电流III段保护的整定时间为：t″′2＝min{t2+Δt+tcon,t″′tra}；式中，tcon为保护中心保护范围内不同线路接收到下达信息的最大时间差，Δt＝t″...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，韩伟，李琼林，周宁，赵理，肖寒，耿进锋，李娜娜，沈蒙，陶亚光，刘芳冰，党一奇，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41