一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法技术

本发明专利技术公开的一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法，基于不同接地方式下单相断线故障的中性点电压和零序电流特性构建了以中性点电压偏移量与相电流变化量作为断线保护判据，以序电流变化量作为故障选线判据。与现有的相电压、线电压的幅值与相位进行故障判别的方法相比不受系统结构、负荷阻抗分布情况的影响，与小波变化法相比不受信号噪声的影响。本发明专利技术的保护判别方法设置简单，能够可靠识别单相断线故障的发生并区分单相断线和其他不对称短路故障，准确选择故障线路，不受故障位置、负荷分布和系统不对称的影响，具有较高的灵敏度和可靠性。有较高的灵敏度和可靠性。有较高的灵敏度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法


[0001]本专利技术属于电力系统继电保护方法
，具体涉及一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法。

技术介绍

[0002]目前，随着分布式电源接入，现代配电网的网络结构日益复杂，单相断线的故障概率随之增加。同时在电网电力电子化的趋势下，对电能的可靠性要求愈加提高。而断线故障往往伴随着电源侧电压的升高，容易导致分布式电源并网变流器内的电力电子器件超过容限阈值并造成器件损坏。因此，单相断线保护的意义显得日益重要。
[0003]现有的断线故障判别方法存在以下几点不足：其一，部分方法受负荷阻抗的分配影响较大，尤其对于公里数长、跨度较大的风电场以及面积分布较广的光伏电站的各支路馈线上的负荷普遍存不平衡性，以及负荷直接受天气等外界因素的影响也导致负荷的变化存在不确定性。在极端的情况下可能会导致各馈线支路的负荷差异较大以至于判别方法的不适用。其次，国内的风电场主变中性点的接地方式存在较大差异，部分方法不能同时适用于多种接地系统。此外，部分方法也无法有效区分断线故障与短路故障之间的差异，不能为配电网隐患缺陷的查找、分析提供有利的帮助。例如：基于相电压、线电压的幅值与相位进行故障判别的方法仅适用于不接地系统，同时当断线故障伴随电源侧接地时，在特定范围内会出现故障相电压大于非故障相电压，保护的可靠性不高。基于小波变化的单相断线故障判别的方法易受现场环境噪声等电磁干扰的影响。同时基于正序暂态分量小波变换模极大值进行故障选线的方法也受制于现场的CT配置方案，在仅有A、C两相CT时，当B相发生断线故障时难以判别。
[0004]综上所述，断线故障严重影响分布式配电网系统的可靠运行，严重威胁新能源并网变流器电力电子器件安全运行，现有的方法在虽具有一定的可靠性和灵敏度，但不具备广泛的适用性，同时易受负荷阻抗以及环境噪声等因素的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法，解决了现有方法不具备广泛的适用性、同时易受负荷阻抗以及环境噪声影响的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、确定分布式电源配电网系统接地方式，即中性点不接地、中性点经小电阻接地、中性点经消弧线圈接地三种接地方式；
[0008]步骤2、根据三种接地方式确定系统正常运行下的对地电容分布不平衡度；
[0009]步骤3、确定系统各馈线支路中对地电容最大的支路，并确定该支路对地电容的三相值，即C
maxA
、C
maxB
、C
maxC
；
[0010]步骤4、根据步骤2确定的不平衡度确定正常运行下的中性点电压U
unb
；
[0011]步骤5、根据步骤3确定的对地电容三相值确定断线故障时中性点最大偏移电压U
0bfmax
；
[0012]步骤6、将正常运行下的中性点电压U
unb
、断线故障时中性点最大偏移电压U
0bfmax
输入断线故障判别逻辑，判断线路状态是否满足断线故障条件；将当前时刻的母线相电流I
p
(t)、前一个周期母线相电流I
p
(t
‑
T)输入闭锁判别逻辑；若满足断线故障判别条件且不闭锁条件，则启动元件动作，进入步骤7故障选线；若满足断线故障判别条件且满足闭锁条件则启动元件制动；若不满足断线故障判别条件则启动元件制动；
[0013]步骤7、计算所有馈线支路的正序电流变化幅值与负序电流变化幅值之比k
i
，根据故障选线逻辑判断故障发生所在馈线。
[0014]本专利技术的特点还在于，
[0015]步骤1中确定分布式电源配电网系统接地方式即确定风电场或光伏电站的主变中性点接地方式。
[0016]步骤2中确定的对地电容分布不平衡度包括：
[0017]中性点不接地系统为：
[0018]中性点经小电阻接地系统为：
[0019]中性点经消弧线圈接地系统为：
[0020]其中，C
∑
是系统对地总电容，是系统对地总电容，是系统对地总电容，是所有支路各相对地电容；α为旋转因子，j为复数表示符号，ω为系统角频率，R
d
为接地电阻，L
p
为消弧线圈电感。
[0021]步骤4中确定的正常运行下的中性点电压U
unb
包括：
[0022]中性点不接地系统为：
[0023]中性点经小电阻接地系统为：
[0024]中性点经消弧线圈接地系统为：中性点经消弧线圈接地系统为：
[0025]其中，E
A
为系统正常运行的相电压U
P
，K
kel
为可靠系数。
[0026]步骤5中确定的断线故障时中性点最大偏移电压U
0bfmax
包括：
[0027]中性点不接地系统的中性点电压偏移为：
[0028]中性点经小电阻接地系统的中性点电压偏移为：
[0029]中性点经消弧线圈接地系统的中性点电压偏移为：
[0030]其中，x＝d/Li为故障点到母线距离d与故障馈线长度Li，p为消弧线圈的过补偿度。
[0031]步骤6中的断线故障判别逻辑为：
[0032]K
kel
U
unb
<U0<U
0bfmax
[0033]式中，U0为故障发生时刻系统中性点电压；
[0034]中性点不接地系统为：
[0035][0036]中性点经小电阻接地系统为：
[0037][0038]中性点经消弧线圈接地系统为：
[0039][0040]步骤6中的闭锁判别逻辑为：
[0041]I
p
(t)
‑
I
p
(t
‑
T)≤0
[0042]其中I
p
(t)为故障当前时刻母线相电流的样本值，I
p
(t
‑
T)为前一个周期母线相电流的样本值，T为周期。
[0043]步骤7中的故障选线逻辑为：
[0044][0045]其中：令为故障馈线出口正序电流变化幅值与负序电流变化幅值之
比；K
comp
为补偿系数。
[0046]本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法，基于不同接地方式下单相断线故障的中性点电压和零序电流特性构建了以中性点电压偏移量与相电流变化量作为断线保护判据，以序电流变化量作为故障选线判据。与现有的相电压、线电压的幅值与相位进行故障判别的方法相比不受系统结构、负荷阻抗分布情况的影响，与小波变化法相比不受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定分布式电源配电网系统接地方式，即中性点不接地、中性点经小电阻接地、中性点经消弧线圈接地三种接地方式；步骤2、根据三种接地方式确定系统正常运行下的对地电容分布不平衡度；步骤3、确定系统各馈线支路中对地电容最大的支路，并确定该支路对地电容的三相值，即C
maxA
、C
maxB
、C
maxC
；步骤4、根据步骤2确定的不平衡度确定正常运行下的中性点电压U
unb
；步骤5、根据步骤3确定的对地电容三相值确定断线故障时中性点最大偏移电压U
0bfmax
；步骤6、将正常运行下的中性点电压U
unb
、断线故障时中性点最大偏移电压U
0bfmax
输入断线故障判别逻辑，判断线路状态是否满足断线故障条件；将当前时刻的母线相电流I
p
(t)、前一个周期母线相电流I
p
(t
‑
T)输入闭锁判别逻辑；若满足断线故障判别条件且不闭锁条件，则启动元件动作，进入步骤7故障选线；若满足断线故障判别条件且满足闭锁条件则启动元件制动；若不满足断线故障判别条件则启动元件制动；步骤7、计算所有馈线支路的正序电流变化幅值与负序电流变化幅值之比k
i
，根据故障选线逻辑判断故障发生所在馈线。2.如权利要求1所述的一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法，其特征在于，所述步骤1中确定分布式电源配电网系统接地方式即确定风电场或光伏电站的主变中性点接地方式。3.如权利要求1所述的一种基于分布式电源的配电网单相断线故障判别方法，其特征在于，所述步骤2中确定的对地电容分布不平衡度包括：中性点不接地系统为：中性点经小电阻接地系统为：中性点经消弧线圈接地系统为：其中，C
∑
是系统对地总电容，是系统对地总电容，是所有支路各相对地电容；α为旋转因子，j为复数表示符号，ω为系统角频率，R
d
为接地电阻，L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敬，吴蕾，
申请(专利权)人：华能新能源上海发电有限公司，
类型：发明
国别省市：