一种含微网群的配电网分布式分层保护系统及方法技术方案

本申请是关于一种含微网群的配电网分布式分层保护系统及方法，该系统包括设备保护层、微电网保护层和配电网保护层。该方法包括根据保护范围及保护对象的不同，对含微网群的配电网采用三层保护：设备级保护、微网级保护和配网级保护；分布式电源发生故障时，设备级保护为主保护,微网级保护和配网级保护为后备保护；微电网发生故障时，微网级保护为主保护，微网级保护和配网级保护为后备保护；配电网发生故障时，配网级保护为主保护，为当前配电网供电的上一级配电网保护为后备保护。通过本申请中的保护系统和方法，能够有效简化保护过程，提高保护系统和方法的适应性，而且有利于提高保护系统的快速性和可靠性。

A Distributed Hierarchical Protection System and Method for Distribution Networks with Microgrid Clusters

This application relates to a distributed hierarchical protection system and method for distribution network with microgrid groups, which includes device protection layer, microgrid protection layer and distribution network protection layer. This method includes three layers of protection for distribution network with microgrid group according to the different protection scope and protection objects: device-level protection, microgrid-level protection and distribution network-level protection; device-level protection is the main protection, microgrid-level protection and distribution network-level protection are the backup protection when distributed power generation fails; microgrid-level protection is the main protection and microgrid-level protection is the backup protection when microgrid fails. Distribution network level protection is backup protection; when the distribution network breaks down, distribution network level protection is the main protection, which is backup protection for the upper distribution network of the current distribution network. The protection system and method in this application can effectively simplify the protection process, improve the adaptability of the protection system and method, and improve the rapidity and reliability of the protection system.

【技术实现步骤摘要】
一种含微网群的配电网分布式分层保护系统及方法
本申请涉及配电网和配电网保护
，尤其涉及一种含微网群的配电网分布式分层保护系统及方法。
技术介绍
随着化石能源的逐渐枯竭和人类对环境问题的日益关注，清洁的可再生能源发电迅速扩大，新一轮的能源变革逐步推进。大量可再生能源电源分散接入配电系统后，会给电网的安全、稳定、经济运行带来诸多风险和挑战。为了对无序接入的分布式电源进行有效管理，微网技术应运而生。微网技术旨在通过局部电网的协调规划与管理，解决数量庞大、形式多样的分布式电源的并网问题，提高了分布式发电技术的灵活性和应用效率，降低系统运行人员的调度难度。微网技术在提高分布式电源并网友好性的同时，也对新型配电网的保护系统提出了更高要求，传统的配电网保护系统不能适应微电网、特别是含多微网配电网的保护要求。目前，针对含有微电网的配电网所采用的保护方法，通常为基于本地信息量的自适应电流保护。具体地，利用实时信息监测对配电网各节点的运行电流进行监测，然后计算断路器的动作条件，然后根据断路器的动作条件编写自适应控制程序，根据控制程序结合现场故障情况，使断路器跳闸，从而实现对本地分布式电源的保护。然而，目前的保护方法中，由于采集到配电网中各节点的信息量之后，需要进行复杂的断路器动作条件以及进行复杂的程序编写，使得保护系统的构建太复杂，数据处理量较大，从而导致保护系统的保护动作不够快速，保护可靠性不够高，从而不利于含有微电网的配电网的稳定运行。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的保护系统构建太复杂，信息交互量太多，保护动作不够快速以及保护可靠性不够高的问题，本申请提供一种含微网群的配电网分布式分层保护系统及方法。一种含微网群的配电网分布式分层保护系统，所述配电网中包含多个微电网，所述多个微电网分别在不同接入点通过微电网断路器与配电网连接，且所述多个微电网中的任一微电网包括分布式电源、可控负荷和储能设备，所述保护系统从下游往上游依次包括设备保护层、微电网保护层和配电网保护层，且上层保护层为下层保护层提供后备保护，其中，设备保护层，用于分布式电源发生故障时保护分布式电源，其跳闸对象为分布式电源并网断路器；微电网保护层，用于微电网故障时保护微电网线路及微电网母线，其跳闸对象为微电网中的断路器；配电网保护层，用于配电网故障时保护配电网线路及配电网母线，其跳闸对象为配电网的分段断路器和/或微电网并网断路器。可选地，所述设备保护层包括设备保护单元和分布式电源并网断路器，其中，设备保护单元用于分布式电源故障信息检测，并在分布式电源发生故障时向分布式电源并网断路器发送跳闸信号；所述分布式电源并网断路器，用于根据设备保护单元的指令，控制并网点与分布式电源之间的通断。可选地，所述微电网保护层包括微网层保护主机和多个微网层智能故障处理终端，所述多个微网层智能故障处理终端之间、以及微网层保护主机和多个微网层智能故障处理终端之间通信连接，所述微网层智能故障处理终端中包括有微电网并网断路器，且多个微网层智能故障处理终端设置于不同的微电网并网断路器处，其中所述微网层保护主机用于根据实时的微电网拓扑结构及预设的微网层保护范围，建立微网层保护关联域，并根据微网层保护关联域生成微网层配置指令，以及将所述微网层配置指令发送至需要交换信息的微网层智能故障处理终端；所述微网层智能故障处理终端用于微电网内部的故障检测、信息交互以及根据故障定位和故障隔离算法执行故障隔离。可选地，所述配电网保护层包括配网层保护主机和多个配网层智能故障处理终端，所述多个配网层智能故障处理终端之间以及配网层保护主机和多个配网层智能故障处理终端之间通信连接，所述配网层智能故障处理终端中包括有配电网分段断路器，且多个配网层智能故障处理终端设置于不同的配电网分段断路器处，其中所述配网层保护主机用于根据实时的配电网拓扑结构及预设的配网层保护范围，建立配网层保护关联域，并根据配网层保护关联域生成配网层配置指令，以及将所述配网层配置指令发送至需要交换信息的配网层智能故障处理终端；所述配网层智能故障处理终端用于配电网内部的故障检测、信息交互以及根据故障定位和故障隔离算法执行故障隔离。可选地，所述微电网保护层中设置有微网层定时器，用于为设备层提供近后备保护；所述微电网保护层中还嵌入有近后备故障隔离算法，用于为微网层提供近后备保护；所述配电网保护层中设置有配网层定时器，用于为设备层和微网层提供远后备保护。一种含微网群的配电网分布式分层保护方法，所述方法应用于上述含微网群的配电网分布式分层保护系统，所述方法包括：根据保护范围及保护对象的不同，对含微网群的配电网采用三层保护：设备级保护、微网级保护和配网级保护；当分布式电源发生故障时，设备级保护为主保护,微网级保护和配网级保护为后备保护；当微电网发生故障时，微网级保护为主保护，微网级保护和配网级保护为后备保护；当配电网发生故障时，配网级保护为主保护，为当前配电网供电的上一级配电网保护为后备保护。可选地，当分布式电源发生故障时，设备级保护为主保护,微网级保护和配网级保护为后备保护的方法，包括如下步骤：S21：设备保护层、微电网保护层和配电网保护层分别实时采集各自保护范围内的电气量，所述电气量包括电压和电流；S22：设备保护层、微电网保护层和配电网保护层分别根据各自保护范围内的电气量，对故障进行定位，并判定故障为分布式电源的故障；S23：如果设备保护层能够正常工作，设备保护层立即使发生故障的分布式电源并网断路器跳闸，且微网级保护和配网级保护复归；S24：如果设备保护层不能正常工作且微电网保护层能够正常工作，从微电网保护层判定分布式电源发生故障起，延时时间为Δt后，微电网保护层跳开发生故障的分布式电源相连的所有上游断路器，且配网级保护复归；S25：如果设备保护层和微电网保护层均不能正常工作，从配电网保护层判定故障位于分布式电源所在微电网起，延时时间为2Δt后，配电网保护层跳开分布式电源所在微电网的微电网并网断路器。可选地，当微电网发生故障时，微网级保护为主保护，微网级级保护和配网级保护为后备保护的方法，包括如下步骤：S31：设备保护层、微电网保护层和配电网保护层分别实时采集各自保护范围内的电气量，所述电气量包括电压和电流；S32：设备保护层、微电网保护层和配电网保护层分别根据各自保护范围内的电气量，对故障进行定位，并判定故障为微网层中某一个微电网故障；S33：如果发生故障的微电网的微电网保护层能够正常工作，微电网保护层立即使发生故障的微电网元件两端的断路器跳闸，设备级保护不启动，配网级保护复归；S34：如果发生故障的微电网元件两端的断路器不能正常跳开，从微电网保护层判定发生故障起，延时时间为Δt后，根据微电网保护层所嵌入的近后备故障隔离算法，使发生故障的微电网近后备范围内的微电网断路器跳闸，配网级保护复归；S35：如果微电网保护层不能正常工作，从配电网保护层判定微电网发生故障起，延时时间为2Δt后，配电网保护层跳开发生故障的微电网并网断路器。可选地，当配电网发生故障时，配网级保护为主保护，为当前配电网供电的上一级配电网保护为后备保护的方法，包括如下步骤：S41：设备保护层、微电网保护层和配电网保护层分别实时采集各自保护范围内的电气量，所述电气量包括电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含微网群的配电网分布式分层保护系统，所述配电网中包含多个微电网，所述多个微电网分别在不同接入点通过微电网并网断路器与配电网连接，且所述多个微电网中的任一微电网包括分布式电源、可控负荷和储能设备，其特征在于，所述保护系统从下游往上游依次包括设备保护层(1)、微电网保护层(2)和配电网保护层(3)，且上层保护层为下层保护层提供后备保护，其中，设备保护层(1)，用于分布式电源发生故障时保护分布式电源，其跳闸对象为分布式电源并网断路器(12)；微电网保护层(2)，用于微电网故障时保护微电网线路及微电网母线，其跳闸对象为微电网中的断路器,所述微电网保护层(2)包括微网层保护主机(21)和多个微网层智能故障处理终端(22)，所述多个微网层智能故障处理终端(22)之间、以及微网层保护主机(21)和多个微网层智能故障处理终端(22)之间通信连接，所述微网层智能故障处理终端(22)中包括有微电网并网断路器，且多个微网层智能故障处理终端(22)设置于不同的微电网并网断路器处，其中，所述微网层保护主机(21)，用于根据实时的微电网拓扑结构及预设的微网层保护范围，建立微网层保护关联域，并根据微网层保护关联域生成微网层配置指令，以及将所述微网层配置指令发送至需要交换信息的微网层智能故障处理终端(22)；所述微网层智能故障处理终端(22)，用于微电网内部的故障检测、信息交互以及根据故障定位和故障隔离算法执行故障隔离；配电网保护层(3)，用于配电网故障时保护配电网线路及配电网母线，其跳闸对象为配电网分段断路器和/或微电网并网断路器。...

【技术特征摘要】
1.一种含微网群的配电网分布式分层保护系统，所述配电网中包含多个微电网，所述多个微电网分别在不同接入点通过微电网并网断路器与配电网连接，且所述多个微电网中的任一微电网包括分布式电源、可控负荷和储能设备，其特征在于，所述保护系统从下游往上游依次包括设备保护层(1)、微电网保护层(2)和配电网保护层(3)，且上层保护层为下层保护层提供后备保护，其中，设备保护层(1)，用于分布式电源发生故障时保护分布式电源，其跳闸对象为分布式电源并网断路器(12)；微电网保护层(2)，用于微电网故障时保护微电网线路及微电网母线，其跳闸对象为微电网中的断路器,所述微电网保护层(2)包括微网层保护主机(21)和多个微网层智能故障处理终端(22)，所述多个微网层智能故障处理终端(22)之间、以及微网层保护主机(21)和多个微网层智能故障处理终端(22)之间通信连接，所述微网层智能故障处理终端(22)中包括有微电网并网断路器，且多个微网层智能故障处理终端(22)设置于不同的微电网并网断路器处，其中，所述微网层保护主机(21)，用于根据实时的微电网拓扑结构及预设的微网层保护范围，建立微网层保护关联域，并根据微网层保护关联域生成微网层配置指令，以及将所述微网层配置指令发送至需要交换信息的微网层智能故障处理终端(22)；所述微网层智能故障处理终端(22)，用于微电网内部的故障检测、信息交互以及根据故障定位和故障隔离算法执行故障隔离；配电网保护层(3)，用于配电网故障时保护配电网线路及配电网母线，其跳闸对象为配电网分段断路器和/或微电网并网断路器。2.根据权利要求1所述的一种含微网群的配电网分布式分层保护系统，其特征在于，所述设备保护层包括设备保护单元(11)和分布式电源并网断路器(12)，其中，设备保护单元(11)用于分布式电源故障信息检测，并在分布式电源发生故障时向分布式电源并网断路器(12)发送跳闸信号；所述分布式电源并网断路器(12)，用于根据设备保护单元(11)的指令，控制并网点与分布式电源之间的通断。3.根据权利要求1所述的一种含微网群的配电网分布式分层保护系统，其特征在于，所述配电网保护层(3)包括配网层保护主机(31)和多个配网层智能故障处理终端(32)，所述多个配网层智能故障处理终端(32)之间以及配网层保护主机(31)和多个配网层智能故障处理终端(32)之间通信连接，所述配网层智能故障处理终端(32)中包括有配电网的分段断路器，且多个配网层智能故障处理终端(32)设置于不同的配电网分段断路器处，其中，所述配网层保护主机(31)，用于根据实时的配电网拓扑结构及预设的配网层保护范围，建立配网层保护关联域，并根据配网层保护关联域生成配网层配置指令，以及将所述配网层配置指令发送至需要交换信息的配网层智能故障处理终端(32)；所述配网层智能故障处理终端(32)，用于配电网内部的故障检测、信息交互以及根据故障定位和故障隔离算法执行故障隔离。4.根据权利要求1所述的一种含微网群的配电网分布式分层保护系统，其特征在于，所述微电网保护层中设置有微网层定时器，用于为设备层提供近后备保护；所述微电网保护层中还嵌入有近后备故障隔离算法，用于为微网层提供近后备保护；所述配电网保护层中设置有配网层定时器，用于为设备层和微网层提供远后备保护。5.一种含微网群的配电网分布式分层保护方法，所述方法应用于权利要求1-4中任意一项所述的一种含微网群的配电网分布式分层保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：王士柏，孙树敏，程艳，于芃，王瑞琪，滕玮，王玥娇，张兴友，李广磊，魏大钧，王楠，张用，赵鹏，任敬国，袁帅，瞿寒冰，王昭鑫，马杰，王小波，李俊恩，韩德顺，施啸寒，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国网山东省电力公司，山东大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37