一种基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法技术

本发明专利技术涉及一种基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，为降低保护对数据同步性的要求、提高保护抗过渡电阻能力，本发明专利技术针对含分布式电源的花瓣式配电网，利用线路两端的正序电流稳态值幅值和正序电流故障分量相位差，提出了一种适用于含分布式电源花瓣式配电网的电流差动保护方法。式电源花瓣式配电网的电流差动保护方法。式电源花瓣式配电网的电流差动保护方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法


[0001]本专利技术属于电力系统配电网继电保护领域，基于对花瓣式配电网故障特性的分析结果，提出一种基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法。

技术介绍

[0002]随着负荷密度的迅速增长，电力用户对配电网的供电可靠性提出了更高的要求。传统辐射状配电网存在故障影响范围较大、停电时间长等弊端，难以满足配电网高供电可靠性的发展需求。近年来，花瓣式接线及运行方式因其高可靠性被人们广泛关注，越来越多的高负荷密度和高供电可靠性的区域开始采用这种新型接线及运行方式。目前，我国的江苏、广东、北京等地区分别于2015年、2016年、2019年完成了花瓣式配电网的建设，并且雄安新区的“双花瓣”配电网也正在有序建设中。同时，随着光伏、风能等基于新能源的分布式电源在配电网中的渗透率不断提高，传统的单端电源辐射状配电网变为多端电源供电的复杂网络，配电网中的潮流方向及短路电流水平等均发生改变。
[0003]含分布式电源的花瓣式配电网的拓扑结构复杂，系统运行方式多变，潮流和故障电流均具有双向性，传统基于本地量的继电保护灵敏度降低甚至失去选择性，难以正确动作切除故障。电流差动保护具有绝对选择性、全线速动等优点，但是传统电流差动保护需要较高精度的数据同步性，并且对高阻故障的灵敏性较低。考虑到配电网通信水平，本专利技术针对含分布式电源的花瓣式配电网，提出了一种具有强抗过渡电阻能力的基于正序稳态量的电流差动保护方法。本专利技术通过采集花瓣式配电网中线路两端故障前后的电流稳态值，即可实现对故障线路的准确判断和正确切除，无需加装设备，所需通信量少，对数据同步性要求低，易于在工程中实施。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，充分利用含分布式电源花瓣式配电网中环网线路上发生故障时正序电流和正序故障分量的故障特性，提出一种考虑高阻故障和弱馈现象的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
[0007](1)保护装置一旦检测到流过的正序电流突变量大于启动值，立即启动进入故障识别模式，其中，各保护装置的启动值按照正序电流突变量幅值大于能够准确计算相位的最小电流幅值来整定，整定公式如下式所示：
[0008]|I
‑
I
pre
|＞k
rel
I
set
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0009]式中：I和I
pre
分别为保护装置处故障前后测得的正序电流稳态值幅值；
[0010]k
rel
为大于1的可靠系数；
[0011]I
set
为能够准确计算相位的最小电流幅值；
[0012](2)采集保护线路两端的故障后正序电流稳态值的幅值和由故障前后正序电流稳态值计算得到的正序电流故障分量相位差，其中，正序电流故障分量相位差的获取方式为：测量装置获取故障前后正序电流的稳态量后，通过数值计算得到相应位置的正序电流故障分量的相位，然后利用通信设备交换所述保护线路两端正序电流故障分量的相位即可得到所述保护线路两端正序电流故障分量的相位差，如下式所示：
[0013][0014]式中：θ
12
为所述保护线路两端的正序电流故障分量相位差；
[0015]和分别为所述保护线路两端保护装置处故障后测得的正序电流稳态值相量；
[0016]和分别为保护装置处故障前测得的正序电流稳态值相量；
[0017](3)根据步骤(2)采集得到的所述保护线路两端的正序电流幅值和正序电流故障分量相位差，计算所述保护线路对应的基于正序稳态量的电流差动保护判据，利用保护判据对区内外故障进行识别，基于正序稳态量的电流差动保护判据如下：
[0018][0019]式中：I
k
和I
res
分别为所述保护判据的动作电流和制动电流；
[0020]I1和I2为保护装置两端故障前后测得的正序电流稳态值幅值；
[0021]k1和k2分别为所述保护判据的动作系数和制动系数，两系数均大于零。
[0022]为使上述保护判据能够满足保护对相移制动能力和灵敏性的要求，动作系数k1和制动系数k2按照由保护装置中电流互感器、序列滤波器和信息收发回路等引起的线路两端正序电流的最大幅值误差和正序电流故障分量最大相位误差来整定；设相移制动闭锁角为基波电流幅值的最大误差为ε，则需令式(3)中的动作电流和制动电流在min(I1,I2)/max(I1,I2)＝(1
‑
ε)/(1+ε)且时相等，据此可知，动作系数k1和制动系数k2应满足如下式所示的关系：
[0023][0024]本专利技术的优点和有益效果为：
[0025]1、本专利技术基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，利用被保护线路两端故障前后的正序电流稳态值计算被保护线路两端正序电流故障分量的相位差，能够有效避免花瓣式配电网发生高阻故障时，正序电流故障分量幅值过小导致其相位测量误差过大的情况，同时降低数据同步误差或弱馈现象对被保护线路两端正序电流故障分量相位差测量的影响。
[0026]2、本专利技术基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，基于正序稳态量的电流差动保护判据具有较高的灵敏性，不受故障类型、过渡电阻、弱馈现象的
影响，在区内故障时能够快速切除故障，在区外故障时具有良好的制动特性。
[0027]3、本专利技术基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，通信设备交换的信息仅为线路两端故障后正序电流的幅值和正序电流故障分量的相位，两者均为数值而非带时间标的序列，所需通信量少，对数据同步性要求低。
[0028]4、本专利技术基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，不仅能够适用于含分布式电源的花瓣式配电网，还能够适用于含分布式电源的辐射状配电网，具有广泛的适用性，并且无需加装电压测量元件或方向元件等，性能可靠，简单易行，成本较低，易于在工程中实施。
附图说明
[0029]图1为本专利技术含分布式电源的花瓣式配电网拓扑结构图；
[0030]图2为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0031]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0032]一种基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，具体包括
[0033]以下几个步骤：
[0034](1)保护装置一旦检测到流过的正序电流突变量大于启动值，立即启动，进入故障识别模式。其中，各保护装置的启动值按照正序电流突变量幅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正序稳态量的含分布式电源花瓣式配电网电流差动保护方法，其特征在于：所述方法的步骤为：(1)保护装置一旦检测到流过的正序电流突变量大于启动值，立即启动进入故障识别模式，其中，各保护装置的启动值按照正序电流突变量幅值大于能够准确计算相位的最小电流幅值来整定，整定公式如下式所示：|I
‑
I
pre
|＞k
rel
I
set
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中：I和I
pre
分别为保护装置处故障前后测得的正序电流稳态值幅值；k
rel
为大于1的可靠系数；I
set
为能够准确计算相位的最小电流幅值；(2)采集保护线路两端的故障后正序电流稳态值的幅值和由故障前后正序电流稳态值计算得到的正序电流故障分量相位差，其中，正序电流故障分量相位差的获取方式为：测量装置获取故障前后正序电流的稳态量后，通过数值计算得到相应位置的正序电流故障分量的相位，然后利用通信设备交换所述保护线路两端正序电流故障分量的相位即可得到所述保护线路两端正序电流故障分量的相位差，如下式所示：式中：θ
12
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓龙，袁姝，李永丽，李斌，杨国生，李仲青，蒋帅，任江波，耿少博，常风然，王强，何亚坤，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：