一种有源配电网的电流差动保护方法及系统技术方案

本公开属于电力系统技术领域，具体涉及一种有源配电网的电流差动保护方法及系统，包括：获取有源配电网被保护区段的电流；根据所获取电流的误差和预设的电流相位裕度，判断有源配电网被保护区段是否启动电流差动保护；当电流差动保护启动后，根据电流互感器是否饱和选择差动保护判据，实现有源配电网的差动保护。本公开结合有源配电网故障电流特征及测量误差，给出电流差动保护的在幅相平面上的制动区域，并利用CT饱和时二次电流的谐波含量比和幅值比构造辅助判据。与常规保护判据相比，本公开在保证可靠性的前提下具有更高的灵敏度，更强的耐过渡电阻能力，且能够应对CT饱和，更加适用于有源配电网。加适用于有源配电网。加适用于有源配电网。

【技术实现步骤摘要】
一种有源配电网的电流差动保护方法及系统


[0001]本公开属于电力系统
，具体涉及一种有源配电网的电流差动保护方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]分布式电源的分散接入，使配电网呈现出“多源”的特点，潮流和故障电流双向流动，这导致传统的三段式过流保护失去选择性。而纵联保护是解决多源网络保护问题的有效手段，基于基尔霍夫电流定律的电流差动保护无疑是最有效的保护原理。
[0004]电流差动保护把被保护线路看作节点，通过判断流入该节点的电流识别故障，因此，对于可忽略分布电容影响的配电线路来说，电流差动保护原理上能够解决其保护问题，其关键在于保护判据的设计。在传统电网中，线路两侧同步发电机故障前后内电势不变，两侧电流相位在区内故障时相近，在区外故障时相反，基于该特点，兼顾灵敏度和可靠性的判据被设计出来。然而在有源配电网中，分布式电源大多通过逆变器并网，受控制策略影响，分布式电源故障特性与同步电机不同，其输出的故障电流幅值受限，相位受控。此时传统差动保护判据的适应性受到挑战。
[0005]在实际工程中，电流互感器(CT)饱和是影响电流差动保护可靠性的关键因素。CT饱和模糊了区内故障和区外故障之间的界限，常规差动保护判据难以识别故障。目前解决CT饱和导致继电保护失效的方法有两种：研究抗CT饱和能力强的保护方法、研究CT饱和识别方法；前者主要利用电流采样值天然的抗CT饱和能力，充分利用线性传变阶段做出判断；后者通过对二次电流波形特征分析，设计饱和识别方法，包括时差法、谐波法等，该方法要设计与之配合的闭锁及开放方案。以上方法对配网硬件设备提出了更高要求，且传输采样值加重了配电网的通信负担。因此，依靠常规的电流差动保护判据难以兼顾区内故障不拒动，CT饱和不误动等情况。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本公开提出了一种有源配电网的电流差动保护方法及系统，在分析有源配电网故障电流幅相关系的基础上，在幅相平面中给出适用于有源配电网的制动区域。同时考虑常见的CT饱和情形，提出了一种高性能电流差动保护方案。该专利技术在保证可靠性的前提下具有更高的灵敏度，且能够应对CT饱和，更加适用于有源配电网；在保证可靠性的基础上，有效提高了差动保护在有源配电网中的适应性。
[0007]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种有源配电网的电流差动保护方法，采用如下技术方案：
[0008]一种有源配电网的电流差动保护方法，包括：
[0009]获取有源配电网被保护区段的电流；
[0010]根据所获取电流的误差和预设的电流相位裕度，判断有源配电网被保护区段是否启动电流差动保护；
[0011]当电流差动保护启动后，根据电流互感器是否饱和选择差动保护判据，实现有源配电网的差动保护。
[0012]作为进一步的技术限定，基于设置在有源配电网被保护区段的电流互感器获取有源配电网被保护区段的电流；根据设置在有源配电网被保护区段的电流互感器的型号，确定该电流互感器所引起的最大电流误差，所述电流误差包括电流幅值误差和电流相位误差。
[0013]作为进一步的技术限定，根据区段两侧的数据同步方法，确定数据同步引起的最大相位误差；所述数据同步方法包括基于GPS的数据同步方法和故障时刻自同步
[0014]进一步的，确定被保护区段内发生故障时线路两侧的电流幅值和相位关系，在单位圆中画出所确定的电流幅值和相位关系。
[0015]作为进一步的技术限定，当电流互感器不饱和时，判断是否满足主判据，若满足则进行差动保护；所述主判据的设计如下：
[0016]考虑一定裕度，将电流互感器及同步误差范围在幅相平面单位圆中画出；
[0017]将发生区内故障时线路两侧电流关系在幅相平面单位圆上画出；
[0018]在单位圆中画一条曲线将上述两个区域分开，所述曲线的一侧为制动区，所述曲线的另一侧为动作区。
[0019]具体的，电流互感器及同步误差范围在幅相平面单位圆中画出一个区域，区内故障时线路两侧电流关系在幅相平面单位圆上画出另一区域。再画一条曲线，将上述两个区域分开。
[0020]进一步的，所述辅助判据具体为：其中，下标b表示区段两侧谐波含量较大的一侧；下标s表示区段两侧谐波含量较小的一侧；I表示基波电流，λ表示电流谐波含量，且其中，I
x
为第x次电流谐波幅值，y为最高次谐波。
[0021]根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种有源配电网的电流差动保护系统，采用如下技术方案：
[0022]一种有源配电网的电流差动保护系统，包括：
[0023]获取模块，其被配置为获取有源配电网被保护区段的电流；
[0024]判断模块，其被配置为根据所获取电流的误差和预设的电流相位裕度，判断有源配电网被保护区段是否启动电流差动保护；
[0025]差动保护模块，其被配置为当电流差动保护启动后，根据电流互感器是否饱和选择差动保护判据，实现有源配电网的差动保护。
[0026]根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：
[0027]一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公
开第一方面所述的有源配电网的电流差动保护方法中的步骤。
[0028]根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：
[0029]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的有源配电网的电流差动保护方法中的步骤。
[0030]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0031]本公开结合有源配电网故障电流特征及测量误差，给出电流差动保护的在幅相平面上的制动区域，并利用CT饱和时二次电流的谐波含量比和幅值比构造辅助判据。与常规保护判据相比，本公开在保证可靠性的前提下具有更高的灵敏度，更强的耐过渡电阻能力，且能够应对CT饱和，更加适用于有源配电网。
附图说明
[0032]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0033]图1是本公开实施例一中的有源配电网的电流差动保护方法的流程图；
[0034]图2是本公开实施例一中的有源配电网区内外故障特性图；
[0035]图3是本公开实施例一中的简单有源配电网示意图；
[0036]图4是本公开实施例一中的高性能主判据示意图；
[0037]图5是本公开实施例一中的有源配电网仿真模型示意图；
[0038]图6(a)是本公开实施例一中的故障点位于f1电流差动保护判据性能验证结果示意图；
[0039]图6(b)是本公开实施例一中的故障点位于f2电流差动保护判据性能验证结果示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源配电网的电流差动保护方法，其特征在于，包括：获取有源配电网被保护区段的电流；根据所获取电流的误差和预设的电流相位裕度，判断有源配电网被保护区段是否启动电流差动保护；当电流差动保护启动后，根据电流互感器是否饱和选择差动保护判据，实现有源配电网的差动保护。2.如权利要求1中所述的一种有源配电网的电流差动保护方法，其特征在于，基于设置在有源配电网被保护区段的电流互感器获取有源配电网被保护区段的电流；根据设置在有源配电网被保护区段的电流互感器的型号，确定该电流互感器所引起的最大电流误差，所述电流误差包括电流幅值误差和电流相位误差。3.如权利要求2中所述的一种有源配电网的电流差动保护方法，其特征在于，根据区段两侧的数据同步方法，确定数据同步引起的最大相位误差；所述数据同步方法包括基于GPS的数据同步方法和故障时刻自同步。4.如权利要求2中所述的一种有源配电网的电流差动保护方法，其特征在于，确定被保护区段内发生故障时线路两侧的电流幅值和相位关系，在单位圆中画出所确定的电流幅值和相位关系。5.如权利要求1中所述的一种有源配电网的电流差动保护方法，其特征在于，当电流互感器不饱和时，判断是否满足主判据，若满足则进行差动保护；所述主判据的设计如下：考虑一定裕度，将电流互感器及同步误差范围在幅相平面单位圆中画出；将发生区内故障时线路两侧电流关系在幅相平面单位圆上画出；在单位圆中画一条曲线将两个区域分开，所述曲线的一侧为制动区，所述曲线的另一侧为动作区；所述两个区域为：电流互感器及同步误差范围在幅相平面单位圆中画出一个区域，区内故障时线路两侧电流关系在幅相平面单位圆上画出另一区域。再画一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，刘继文，倪广魁，韩国栋，马帅，李燕，闫耀双，李光亚，张磊，罗健，王灏，郭帅，焦平洋，吴峰，张云海，贾会永，颜廷利，杨栋，王贞，杨祥，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：