一种环网柜无源保护自适应整定系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种环网柜无源保护自适应整定系统及其方法，该系统包括安装于环网柜内的无源保护终端、配置于调度端的自适应整定计算主机，其中，自适应整定计算主机与环网柜相互通信连接，自适应整定计算主机用于在线计算过流保护动作定值，并传输至环网柜内的无源保护终端，以控制无源保护终端内各开关的导通关断，完成自适应保护；在计算过流保护动作定值时，具体是通过建立分布式电源并网点阻抗支路模型，利用DSCADA、负荷预测数据，并和实时节点电压建模法算法结合。与现有技术相比，本发明专利技术实现了主动配电网的自适应保护，能够有效提高主动式配电网保护的灵敏度和可靠性。主动式配电网保护的灵敏度和可靠性。主动式配电网保护的灵敏度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种环网柜无源保护自适应整定系统及其方法


[0001]本专利技术涉及配电网保护
，尤其是涉及一种环网柜无源保护自适应整定系统及其方法。

技术介绍

[0002]以光伏、风电为代表的清洁、分布式能源发电(distributed generator，DG)，有助于保护环境，提高配电网供电效率及供电可靠性，能够满足对偏远地区供电的需求。然而，传统配电网为多电源的复杂网络，DG的接入必然会影响网络结构和潮流方向，随着DG渗透率不断提高，在分布式电源及其控制策略影响下，配电网故障特性容易发生改变，使得配电网保护可靠性受到影响。
[0003]由于配电网中故障电流的双向性及控制策略对故障电流的影响，使得传统的三段式过流等单端保护在整定和配合上遇到困难，因而目前考虑采用双端电流的差动保护，以适用于主动式配电网。
[0004]现有双端电气量的差动保护需利用通信的方式获取对端的电气量，可能还需要严格的数据同步，并且阻抗差动保护还需要采集线路两端的电压。但在配电网的环网柜中并没有安装用于保护的通信和同步对时设备，也没有配置电压互感器，导致难以实现双端电气量保护。
[0005]而采用单端电流量的自适应过流保护，虽能应用于配网的环网柜中，同样可以获得较高的动作灵敏度和可靠性，但传统的微机型过电流保护需配置直流供电系统，以用于CPU的供电和装置跳闸。
[0006]综上可知，在新能源高比例接入配电网后，环网柜上熔丝型保护不满足故障检测灵敏度要求、且逐级配合困难；传统微机型保护则难以适应新能源接入对配网故障电流的影响。现有的保护方式未形成自适应保护体系、且并未考虑应用于含大量环网柜的配网中，目前主动式配电网保护性能较低，保护灵敏度和可靠性较差。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种环网柜无源保护自适应整定系统及其方法，利用具有的保护功能和数据通信功能的无源过流保护作为配网保护终端，结合自适应保护方式，构建基于无源保护的主动式配电网的自适应保护方案，能够提高主动式配电网保护的灵敏度和可靠性。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种环网柜无源保护自适应整定系统，包括安装于环网柜内的无源保护终端、配置于调度端的自适应整定计算主机，所述自适应整定计算主机与环网柜相互通信连接，所述自适应整定计算主机用于在线计算过流保护动作定值，并传输至环网柜内的无源保护终端，以控制无源保护终端内各开关的导通关断，完成自适应保护。
[0009]进一步地，所述自适应整定计算主机与环网柜之间连接有通信主机，用于实现二
者之间的数据信息交互。
[0010]一种环网柜无源保护自适应整定方法，包括以下步骤：
[0011]S1、建立分布式电源并网点阻抗支路模型，利用DSCADA(distribution network supervisory control and data acquisition，配电网监控与数据采集)系统遥信信息、负荷预测数据，并基于实时节点电压建模法算法，由自适应整定计算主机在线计算得到过流保护动作定值；
[0012]S2、将过流保护动作定值通信传输至环网柜内的无源保护终端，控制无源保护终端内各光开关的导通关断，完成自适应保护。
[0013]进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0014]S11、对分布式电源进行等效建模，构建分布式电源并网点阻抗支路模型；
[0015]S12、利用DSCADA系统遥信信息，确定配电网的拓扑联接关系；
[0016]S13、建立基于主动配电网拓扑结构的节点电压方程，在需要整定的线路连接母线上设置故障点，以电网电压、分布式电源电压作为激励量，以各条输电线路的电流作为输出量，对配网线路过流保护动作定值进行在线计算。
[0017]进一步地，所述步骤S11具体包括以下过程：
[0018]S111、设定并网点电压大于0.95Pu时，逆变器控制策略不变；
[0019]并网点电压小于最小并网运行电压时，DG输出仅逆变的无功电流i
q
，正常状况下取1.2I
N
；
[0020]确定出逆变器输出电流I
pcc
包括：
[0021][0022][0023][0024]其中，I
*
、分别为故障情况下DG故障输出电流、故障电流d轴、q轴分量，K为无功支撑系数，U
PCC
为并网点电压，P
ref
为参考有功出力；
[0025]S112、将逆变器端电压等同于调制电压，建立控制侧与交流侧电流关系为：
[0026][0027][0028]其中，R、L为逆变器端子电压与测量点之间等效电阻、电感，i
d
、i
q
为测量点电流的dq轴分量，k
pd
、k
id
、k
pq
、k
iq
为PI控制器调节系数；
[0029]S113、将逆变器输出电流代入控制侧与交流侧电流关系，建立分布式电源故障输出与控制策略、出力、无功支撑系数、并网点电压之间的关系，即为分布式电源并网点阻抗支路模型。
[0030]进一步地，所述分布式电源并网点阻抗支路模型具体为：
[0031][0032][0033][0034]其中，i
f
为故障出力。
[0035]进一步地，所述步骤S12中配电网的拓扑联接关系由断路器开关位置决定的节点
‑
支路关联矩阵T和节点
‑
节点关联矩阵N决定，其中，节点
‑
支路关联矩阵T包括断路器开关位置和开关情况两种状态下的T1矩阵、T2矩阵，T1、T2矩阵元素均由DSCADA系统遥信信息实时刷新得到；
[0036]通过节点
‑
支路关联矩阵T和节点
‑
节点关联矩阵N，共同决定导纳矩阵Y。
[0037]进一步地，所述节点
‑
支路关联矩阵T、节点
‑
节点关联矩阵N和导纳矩阵Y分别具体为：
[0038][0039][0040]Y
ii
＝(T
i1
...T
in
)
·
(Y1...Y
n
)
T
[0041]其中，(Y1...Y
n
)
T
为按照设定顺序编号的支路导纳，非对角元素Y
ij
由节点
‑
节点关联矩阵N和支路导纳决定。
[0042]进一步地，所述步骤S13具体是根据故障过程中控制策略的调整作用，绘制U
‑
I曲线族用于注入电流的计算，由此建立基于主动配电网拓扑结构的节点电压方程，所述U
‑
I曲线族具体为：
[0043][0044]其中，第一项为电网注入电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环网柜无源保护自适应整定系统，其特征在于，包括安装于环网柜内的无源保护终端、配置于调度端的自适应整定计算主机，所述自适应整定计算主机与环网柜相互通信连接，所述自适应整定计算主机用于在线计算过流保护动作定值，并传输至环网柜内的无源保护终端，以控制无源保护终端内各开关的导通关断，完成自适应保护。2.根据权利要求1所述的一种环网柜无源保护自适应整定系统，其特征在于，所述自适应整定计算主机与环网柜之间连接有通信主机，用于实现二者之间的数据信息交互。3.一种环网柜无源保护自适应整定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立分布式电源并网点阻抗支路模型，利用DSCADA系统遥信信息、负荷预测数据，并基于实时节点电压建模法算法，由自适应整定计算主机在线计算得到过流保护动作定值；S2、将过流保护动作定值通信传输至环网柜内的无源保护终端，控制无源保护终端内各光开关的导通关断，完成自适应保护。4.根据权利要求3所述的一种环网柜无源保护自适应整定系统，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：S11、对分布式电源进行等效建模，构建分布式电源并网点阻抗支路模型；S12、利用DSCADA系统遥信信息，确定配电网的拓扑联接关系；S13、建立基于主动配电网拓扑结构的节点电压方程，在需要整定的线路连接母线上设置故障点，以电网电压、分布式电源电压作为激励量，以各条输电线路的电流作为输出量，对配网线路过流保护动作定值进行在线计算。5.根据权利要求4所述的一种环网柜无源保护自适应整定系统，其特征在于，所述步骤S11具体包括以下过程：S111、设定并网点电压大于0.95Pu时，逆变器控制策略不变；并网点电压小于最小并网运行电压时，DG输出仅逆变的无功电流i
q
，正常状况下取1.2I
N
；确定出逆变器输出电流I
pcc
包括：包括：包括：其中，I
*
、分别为故障情况下DG故障输出电流、故障电流d轴、q轴分量，K为无功支撑系数，U
PCC
为并网点电压，P
ref
为参考有功出力；S112、将逆变器端电压等同于调制电压，建立控制侧与交流侧电流关系为：S112、将逆变器端电压等同于调制电压，建立控制侧与交流侧电流关系为：其中，R、L为逆变器端子电压与测量点之间等效电阻、电感，i
d
、i
q
为测量点电流的dq轴
分量，k
pd
、k
id
、k
pq
、k
iq
为PI控制器调节系数；S113、将逆变器输出电流代入控制侧与交流侧电流关系，建立分布式电源故障输出与控制策略、出力、无功支撑系数、并网点电压之间的关系，即为分布式电源并网点阻抗支路模型。6.根据权利要求5所述的一种环网柜无源保护自适应整定系统，其特征在于，所述分布式电源并网点阻抗支路模型具体为：网点阻抗支路模型具体为：网点阻抗支路模型具体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾平，鲍伟，周德生，杜炤鑫，冯倩，邓祥力，王文基，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：