一种主动配电网开关站及主动配电网保护方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种主动配电网开关站，分布式电源/负载通过所述开关站接入低压配电线路，包括：两条母线、至少两个完整串、母线差动保护装置和电流最大值保护装置；所述母线与所述配电线路的进线连接；所述两个完整串并联后接入所述两条母线之间；所述每个完整串至少包括3个串联的第一断路器，所述完整串的两个第一断路器之间设有引出线，所述分布式电源/负载通过所述引出线与所述开关站连接；所述每条母线与所述配电线路的进线之间设有第二断路器；所述母线差动保护装置通过引线分别接入所述第二断路器和与第二断路器相连的第一断路器；所述引出线上设有第三断路器；所述电流最大值保护装置通过引线接入所述第三断路器。

A Protection Method and System for Active Distribution Network Switching Station and Active Distribution Network

The invention provides an active distribution network switching station through which distributed power/load is connected to a low-voltage distribution line, including: two buses, at least two complete series, bus differential protection device and current maximum protection device; the bus is connected to the incoming line of the distribution line; the two complete series-parallel connection is connected to the two buses; and each of the buses is connected to each other. The complete series consists of at least three first circuit breakers in series. The two first circuit breakers in the complete series are connected with the switching station through the lead line. The distributed power supply/load is connected with the switching station. A second circuit breaker is arranged between the entry lines of each bus and the distribution line. The bus differential protection device is connected to the second circuit breaker through the lead line respectively. A first circuit breaker connected with a second circuit breaker; a third circuit breaker is arranged on the lead-out line; and the current maximum protection device is connected to the third circuit breaker through the lead.

【技术实现步骤摘要】
一种主动配电网开关站及主动配电网保护方法和系统
本专利技术涉及分布式电源的配电网保护
，具体涉及一种主动配电网开关站及主动配电网保护方法和系统。
技术介绍
主动配电网是一个内部具有分布式能源，具有主动控制和运行能力的配电网。其中的分布式能源，包括各种形式的连接到配电网中的各种分布式发电、分布式储能和需求响应资源等。主动配电网的核心是对分布式可再生能源从被动消纳到主动引导与主动利用。通过这一技术可以把配电网从传统的被动型用电网转变成可以根据电网的实际运行状态进行主动调节、参与电网运行与控制的主动配电网。主动配电网的主要特征可以归纳为四个方面：具备一定比例的分布式可控资源，网络拓扑结构可灵活调节，具备完善的可观可控水平，控制中心具备协调优化管理能力。含有高渗透率分布式电源接入的主动配电网，相较于传统配电网，其保护面临许多新的问题和挑战。主要为变流器型发电单元的分布式电源，缺少同步机的电磁暂态特性，仅存的惯性依赖变流器直流侧的电容，在暂态时可以提供很少的电能，其作用类似于同步发电机的转轴提供的旋转储能，以维持暂态能量平衡，但是电容器所能提供的能量要较之少很多。通过变流器并网的分布式电源，其输出电气量主要由并网变流器的控制策略决定。在外部出现故障时，变流器型分布式电源不能提供足够的短路电流，其短路电流受到限制为额定电流的1.2～2倍。主动配电网中分布式电源的接入，从根本上改变了配电网的故障特征，导致故障后各电气量的变化与传统配电网中的情况不同。短路电流受到限制使得传统的保护原理和故障检测方法不能准确有效地工作，致使传统继电保护方法部分或完全失效。目前配电网保护从经济性考虑广泛采用电流保护，为了确保电流保护动作的选择性，采用时间配合的方式实现配电线路的全线保护。电流保护在面对分布式电源群接入时将出现较大问题，分布式电源接入配电线路后，对传统基于辐射状电网单电源的保护方案产生有较大的影响：由于分布式电源的分流作用，会缩短上游电流保护的保护范围，降低了保护的灵敏性，导致保护拒动；由于分布式电源能反送潮流，会增大下游保护的保护范围，使得电流保护失去了选择性，导致保护误动；分布式电源的间歇性、随机性、波动性等特点，使得故障电流的整定更加困难；尤其是分布式电源接入使原有单端辐射状配电网络转变为多端电源系统，潮流方向和大小具有不确定性，这要求保护能够适应潮流变化，动态跟踪系统工作方式和控制方式。目前应对分布式电源接入的主动配电网保护方法主要有三种：一，故障时分布式电源立即离网，配电线路保护不做任何调整；二，限制分布式电源的容量、接入位置和短路电流，配电线路保护也不做任何调整；三，引入通信技术和智能设备，配电线路保护需做调整。故障发生时分布式电源立即退出以及限制分布式电源接入容量和位置将会损失分布式电源的经济效益，影响主动配电网的发展，属于保护被动应对方法。借助通信和智能设备的保护方法，如采用多代理技术或广域网技术的自适应保护方法，需要较大规模的通信网络建设，可实施性不强，可靠性较低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供的技术方案面向高渗透率分布式电源接入的主动配电网，通过设置开关站将分布式电源的接入规范起来，采用母线差动保护法、电流最大值保护法和电流差动保护法，能够不利用通信数据，完成含有分布式电源和负载的主动配电网配电线路的保护，设计方法简单清晰，易于工程实施。一种主动配电网开关站，分布式电源/负载通过所述开关站接入低压配电线路，其改进之处在于，所述开关站包括：两条母线、至少两个完整串、母线差动保护装置和电流最大值保护装置；所述母线与所述配电线路的进线连接；所述两个完整串并联后接入所述两条母线之间；所述每个完整串至少包括3个串联的第一断路器，所述完整串的两个第一断路器之间设有引出线，所述分布式电源/负载通过所述引出线与所述开关站连接；所述每条母线与所述配电线路的进线之间设有第二断路器；所述母线差动保护装置通过引线分别接入所述第二断路器和与第二断路器相连的第一断路器；所述引出线上设有第三断路器；所述电流最大值保护装置通过引线接入所述第三断路器。优选地，所述母线差动保护装置用于根据采集到的所述第二断路器和与第二断路器相连的第一断路器间各线路的电流值，计算母线差动电流，还用于，当所述母线差动电流大于所述母线差动保护装置整定值时，保护动作。优选地，所述电流最大值保护装置用于根据采集到的所述引出线上的电流值，还用于，在电流值最大的引出线上保护动作。优选地，所述开关站还包括电流差动保护装置；所述电流差动保护装置通过引线分别接入每个完整串中的两个第一断路器，每两个第一断路器间的引出线上的第三断路器。优选地，所述电流差动保护装置用于根据采集到的所述每个完整串的第一断路器之间线路和两个第一断路器之间的引出线上电流值，计算差动电流，还用于，当所述差动电流大于所述电流差动保护装置整定值时，保护动作。优选地，所述母线差动保护装置、电流差动保护装置和电流最大值装置采用主-从热备的方式进行配置；优选地，所述电流差动保护装置采用主-从热备的方式进行配置。一种主动配电网保护方法，包括：获取所述母线与配电线路的进线上的第二断路器和每个完整串中与第二断路器相连的第一断路器间各线路的电流值和每个完整串的两个第一断路器之间的各引出线上的电流值；基于所述母线与配电线路的进线上的第二断路器和每个完整串中与第二断路器相连的第一断路器间各线路的电流值，对母线采用母线差动保护方法；基于每两个第一断路器之间的引出线的电流值，对所有引出线采用电流最大值保护方法。优选地，所述母线差动保护方法包括：出现差动时，所述第二断路器和所述多个与第二断路器相连的第一断路器跳闸保护；电流最大值保护方法包括：电流值最大的引出线上的第三断路器跳闸保护。优选地，所述方法还包括基于每个完整串的两个第一断路器之间线路和两个第一断路器之间的引出线上的电流值，采取电流差动保护方法；所述电流差动保护方法包括：获取所述每个完整串的两个第一断路器之间线路和两个第一断路器之间的引出线上的电流值；当每个完整串中的两个第一断路器以及两个断路器间的引出线上的第三断路器形成的区域内出现差动时，每个完整串中的两个第一断路器以及两个第一断路器间的引出线上的第三断路器同时跳闸保护。一种主动配电网保护系统，所述系统包括设置模块、第一保护模块和第二保护模块；获取模块：用于获取所述母线与配电线路的进线上的第二断路器和每个完整串中与第二断路器相连的第一断路器间各线路的电流值和每个完整串的两个第一断路器之间的各引出线上的电流值；第一保护模块：用于基于所述母线与配电线路的进线上的第二断路器和每个完整串中与第二断路器相连的第一断路器间各线路的电流值，对母线采用母线差动保护方法；第二保护模块：用于基于每两个第一断路器之间的引出线的电流值，对所有引出线采用电流最大值保护方法。与最接近的已有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的技术方案通过设计网络拓扑将分布式电源的接入规范起来，采用母线差动保护法、电流最大值保护法和电流差动保护方法，能够不利用通信数据，完成含有分布式电源和负载的主动配电网配电线路的保护，不需要较大规模的通信网络建设，可实施性强，可靠性高。本专利技术提供的技术方案不限制分布式电源和负载的接入容量和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动配电网开关站，分布式电源/负载通过所述开关站接入低压配电线路，其特征在于，所述开关站包括：两条母线、至少两个完整串、母线差动保护装置和电流最大值保护装置；所述母线与所述配电线路的进线连接；所述两个完整串并联后接入所述两条母线之间；所述每个完整串至少包括3个串联的第一断路器，所述完整串的两个第一断路器之间设有引出线，所述分布式电源/负载通过所述引出线与所述开关站连接；所述每条母线与所述配电线路的进线之间设有第二断路器；所述母线差动保护装置通过引线分别接入所述第二断路器和与第二断路器相连的第一断路器；所述引出线上设有第三断路器；所述电流最大值保护装置通过引线接入所述第三断路器。

【技术特征摘要】
1.一种主动配电网开关站，分布式电源/负载通过所述开关站接入低压配电线路，其特征在于，所述开关站包括：两条母线、至少两个完整串、母线差动保护装置和电流最大值保护装置；所述母线与所述配电线路的进线连接；所述两个完整串并联后接入所述两条母线之间；所述每个完整串至少包括3个串联的第一断路器，所述完整串的两个第一断路器之间设有引出线，所述分布式电源/负载通过所述引出线与所述开关站连接；所述每条母线与所述配电线路的进线之间设有第二断路器；所述母线差动保护装置通过引线分别接入所述第二断路器和与第二断路器相连的第一断路器；所述引出线上设有第三断路器；所述电流最大值保护装置通过引线接入所述第三断路器。2.如权利要求1所述的开关站，其特征在于，所述母线差动保护装置用于根据采集到的所述第二断路器和与第二断路器相连的第一断路器间各线路的电流值，计算母线差动电流，还用于，当所述母线差动电流大于所述母线差动保护装置整定值时，保护动作。3.如权利要求1所述的开关站，其特征在于，所述电流最大值保护装置用于根据采集到的所述引出线上的电流值，还用于，在电流值最大的引出线上保护动作。4.如权利要求1所述的开关站，其特征在于，所述开关站还包括电流差动保护装置；所述电流差动保护装置通过引线分别接入每个完整串中的两个第一断路器，每两个第一断路器间的引出线上的第三断路器。5.如权利要求4所述的开关站，其特征在于，所述电流差动保护装置用于根据采集到的所述每个完整串的第一断路器之间线路和两个第一断路器之间的引出线上电流值，计算差动电流，还用于，当所述差动电流大于所述电流差动保护装置整定值时，保护动作。6.如权利要求1所述的开关站，其特征在于，所述母线差动保护装置、电流差动保护装置和电流最大值装置采用主-从热备的方式进行配置。7.如权利要求4所述的开关站，其特征在于，所述电流差动保护装置采用主-从热...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵上林，王德顺，孙博，姬联涛，俞斌，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网山东省电力公司枣庄供电公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32