配电和/或输电网络防短路的保护方法技术

本发明专利技术涉及一种配电和/或输电网络的保护方法，所述配电和/或输电网络包括三个线路或相以及中性线或接地线，通过从风力发电机或光伏发电机中选择的至少一台发电机注入电流来防止短路，所述方法包括以下阶段：(a)检测短路，以便将短路初始分类为线对地、线对线和线

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配电和/或输电网络防短路的保护方法


[0001]本专利技术涉及一种配电和/或输电网络的保护方法，所述配电和/或输电网络包括多个可再生能源和常规发电机，通过所述发电机在该网络中注入电流来防止短路。

技术介绍

[0002]现有技术公开了集成不同类型的可再生能源和常规发电机的电网，如图1所示。因此，可以看出，上述网络包括具有永磁体(PMSG永磁同步发电机)的4型风力发电机、光伏(PV)发电机、3型风力发电机(DFIG双馈感应发电机)以及高压直流(HVDC)系统和多个连接总线。
[0003]在图1所示的网络上进行的测试揭示了在不对称短路的情况下由于4型风力发电机和光伏发电机的对称电流的影响会导致与网络保护的方向性和故障相选择有关的问题。这种在不对称短路期间注入对称电流的行为与同步发电机防短路的传统行为有很大的不同，同步发电机防短路的传统行为会导致在现有保护算法中观察到故障。这些故障是由于选择发生短路的相位以及检测所述短路相对于测量和保护设备的方向性中的问题所致。
[0004]风力发电机或光伏发电机的电流注入具有四个不同的阶段：(a)在短路之前的状态，在稳态条件下，其中标准对称电流注入发生在紧接短路之前的时间间隔期间；(b)初始短路电流注入，其包含正序电流和负序电流，其中在控制由可再生能源发电机注入的电流的控制系统反应到短路状态之前，观察到的4型风力发电机和光伏发电机的行为类似于观察到的同步发电机的行为，将正序电流和负序电流注入到短路；(c)过渡周期，其中控制动作启动并渐进地减少负序电流注入，并且这被观察到故障相选择算法和方向性声明尤其存在问题；以及(d)在短路期间的稳定状态周期，其中一旦控制已经消除负序电流注入，即使所施加的短路是不对称的，也仅注入平衡电流，即，在该周期期间仅注入正序电流。过渡周期(c)可以根据所实现的控制系统的响应速度而具有不同的持续时间。
[0005]已经观察到，现有技术中已知的保护继电器包括用于选择如下故障相的方法：当正序电流和负序电流共存时(即，类似于同步发电机的行为)，该故障相能够在短路开始之后紧接的周期期间正确工作。然而，在过渡期间，选择故障相并声明方向性的所述算法由于可再生能源发电机注入的电流的类型(负序电流减小直到其消失)而提供不正确的响应。一旦在过渡周期期间出现这种误差，在电流保护继电器中实现的方法就会正确地检测短路的相位以及产生短路的方向，但这种方法实际上是复杂的。
[0006]在过渡期间，发电机控制的动作将导致负序电流的抑制。因此，在阶段(d)期间，在故障相检测中的误差和在该时间段期间出现的方向性的误差持续存在，其中发生单个正序电流注入，从而消除负序电流注入。结果，保护继电器不能提供故障相和方向性的正确选择。
[0007]此外，叠加量算法的方法在现有技术中是已知的，例如[G.Benmouyal y J.Roberts，《叠加量：其真实性质及其在继电器中的应用》，第26届西部保护继电器会议，Spokane，1999年]。与继电器中的短路容限有关的文件也是已知的，例如WO2007086944、
US2003011352、US647791、US200409317、US2005047043、US2007070565、US2003223171、US6256592、US2006077605或US6518767。然而，这些文献中没有一篇描述了具有本说明书所附权利要求1的方法的特征的方法。

技术实现思路

[0008]如上所述，在由发电机(尤其是可再生能源发电机，更具体地，3型和4型风力发电机和光伏发电机)在网络中注入短路电流期间，现有技术在识别故障相和其方向性(导致继电器不跳闸或不正确跳闸)方面显示出短路和不正确的行为，尽管本专利技术将同样适用于具有与该类型发电机相同或等效短路的任何类型的发电机。
[0009]本专利技术的方法所依据的事实是，在短路开始之后且在发电机控制开始动作之前，需要从瞬间获得的相电流波形中提取信息，前提是假设在这些瞬间期间，所述瞬间获得的相电流波形具有与同步发电机的相电流波形类似的特性。因此，本专利技术的目的是防止与故障相选择相关的保护方法在短路开始后获取数据并在该初始周期之外工作，否则，短路和方向性所涉及的故障相类型可能未正确识别，因此，所述短路无法正确解决，由此产生的风险是无法正确清除短路(保护动作失效，配电和/或输电网络中发生延迟驱动或不正确驱动)。在这种现象的情况下，未清除的事件可能损害电气系统的稳定性。
[0010]被认为对检测有效的时间间隔取决于连接到发电机的控制系统的速度。因此，本专利技术的一个目的是提供一种适于在可再生能源发电机中实现的电子控制器的多个响应时间的方法。也就是说，使用一种提供自适应时间窗的方法，在该时间窗期间，来自两个传统标准的故障相信息被认为是有效的：(i)用于比较正序电流和负序电流的第一标准；以及(ii)用于比较负序电流和零序电流的第二标准。除了这两个标准之外，本专利技术的特定实施例结合了(iii)基于在叠加量标准中使用的设置或参数的变化的第三标准，以考虑在每个相位中是否存在短路。
[0011]最后，本专利技术的一个目的是结合不同的指示标准以提高现有技术中指示的故障相选择和方向性的稳健性，同时考虑到传统方法可应用的时刻以及必须通过使用自适应时间窗来丢弃所述传统方法的时刻。对于在现有技术中描述的保护中观察到的行为，本专利技术对来自可再生能源发电的电流注入下的故障相选择的操作具有相当大的改进附加值。
[0012]所有这些均根据权利要求1的方法，而其从属权利要求描述了本专利技术的特定实施例。更具体地，提供了配电和/或输电网络的保护方法，所述配电和/或输电网络包括三个线路或相(A、B、C)和中性线或接地线(G)，通过从风力发电机或光伏发电机中选择的至少一台发电机注入电流来防止短路；并且其中所述方法包括以下阶段：(a)检测短路，以便将所述短路初始分类为线对地、线对线和线
‑
线对地；(b)选择所述短路的阶段；(c)选择所述一个或多个故障相的阶段；以及(d)根据标量积ΔTAB、ΔTBC和ΔTCA的波形对故障相进行分类的阶段，所述标量积由线路或相(A、B、C)中的电压和电流定义；其中，此外，检测所述方向性的所述阶段和选择所述一个或多个故障相的所述阶段仅在由自适应窗口限定的时间段期间有效，所述自适应窗口根据所述标量积ΔTAB、ΔTBC和ΔTCA提供的波形的最大值和最小值的数量临时定界，并且其持续时间包括在检测到所述短路开始的时刻和开始控制以消除负序电流的时刻之间的时间间隔，所述时间间隔为所述发电机同步动作的时间间隔；并且，此外，所述自适应窗口自动地适应于可再生能源发电机的控制系统的不同时间响应。
[0013]在特定实施例中，阶段(b)用于借助于第一故障相选择标准来识别短路中涉及的相位，所述第一故障相选择标准包括计算正序相量和负序相量之间相对于电网的相位A的角差(δ
标准1
)。
[0014]在另一个特定实施例中，阶段(c)用于借助于第二故障相选择标准(δ
标准2
)来识别短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种配电和/或输电网络防短路的保护方法，所述配电和/或输电网络包括三个线路或相(A、B、C)以及中性线或接地线(G)，通过从风力发电机或光伏发电机中选择的至少一台发电机注入电流来防止短路；并且，所述方法至少包括：(a)检测短路，以便将所述短路初始分类为线对地、线对线和线
‑
线对地的阶段；(b)识别故障相的阶段；(c)选择所述一个或多个故障相；以及(d)根据标量积ΔTAB、ΔTBC和ΔTCA的波形对所述故障相的阶段进行分类，所述标量积由线路或相(A、B、C)中的电压和电流定义；其中，此外，识别所述故障相的所述阶段和选择所述一个或多个故障相的所述阶段仅在由自适应窗口限定的时间段期间有效，所述自适应窗口根据所述标量积ΔTAB、ΔTBC和ΔTCA提供的波形的最大值和最小值的数量临时定界，并且其持续时间包括在检测到所述短路开始的时刻和开始控制以消除负序电流的时刻之间的时间间隔；所述时间间隔为所述发电机同步动作的时间间隔；并且此外，所述自适应窗口自动地适应于可再生能源发电机的控制系统的不同时间响应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于通过一个或多个故障相的第一选择标准来选择所述故障相的阶段(b)包括计算所述配电和/或输电网络的相(A、B、C)的正序相量和负序相量之间的角差(δ

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：西尔塞基金会资源与能源消费研究中心，
类型：发明
国别省市：