基于故障电流正序分量幅值比的有源配电网差动保护方法技术

本发明专利技术提出一种基于故障电流正序分量幅值比的有源配电网差动保护方法，其首先建立有源配电网故障电流正序分量网络，分析保护区段两端故障电流正序分量幅值特征，提出一种基于故障电流正序分量幅值比自适应电流差动保护方案。该方案以保护区两侧故障电流正序分量幅值比构造制动系数整定函数，在不同故障场景下动态调节保护制动系数，保证差动保护在线路发生故障时的选择性与灵敏性。用PSCAD/EMTDC软件进行验证，仿真结果表明该原理能够满足有源配电网继电保护要求，具有灵敏度高，抗过渡电阻能力强等特点，具有较高实用价值。具有较高实用价值。具有较高实用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于故障电流正序分量幅值比的有源配电网差动保护方法


[0001]本专利技术属于配电网保护
，尤其涉及一种基于故障电流正序分量幅值比的有源配电网差动保护方法。

技术介绍

[0002]配电网拓扑结构与故障特征在逆变型分布式电源接入后发生改变，线路常规电流保护受到影响。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术首先建立有源配电网故障电流正序分量网络，分析保护区段两端故障电流正序分量幅值特征，提出一种基于故障电流正序分量幅值比自适应电流差动保护方案。该方案以保护区两侧故障电流正序分量幅值比构造制动系数整定函数，在不同故障场景下动态调节保护制动系数，保证差动保护在线路发生故障时的选择性与灵敏性。用PSCAD/EMTDC软件进行验证，仿真结果表明该原理能够满足有源配电网继电保护要求，具有灵敏度高，抗过渡电阻能力强等特点，具有较高实用价值。
[0004]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：
[0005]一种基于故障电流正序分量幅值比的有源配电网差动保护方法，其特征在于：收集保护区两侧正常运行时的电流信息，当判断为故障发生时，首先通过全周相减法得到故障附加电流，并利用快速傅里叶变换FFT计算两侧故障附加电流正序分量幅值；利用所获电流幅值比信息构建制动系数动态整定函数，最后根据保护动作判据判断保护是否需要动作；
[0006]所述制动系数动态整定函数的基本形式表示为：
[0007][0008]式中，K
r
代表制动系数，为差动电流，为制动电流，制动系数K
r
随两侧故障电流正序分量幅值比λ自适应动态变化，在极端情况下，即当λ＝0时，
[0009]K
r
＝0，差动电流只需大于固定门槛值即可动作；当λ＝1时，K
r
＝+∞，制动系数趋于无穷，保护可靠不动作；
[0010]令保护灵敏度系数为K
s
，其值定义为保护动作判据式(11)中差动项与制动项比值，即
[0011][0012]由式(12)，灵敏度系数K
s
制动系数K
r
成反比，随着λ值的减小灵敏度系数K
s
越大，即
线路两侧故障电流正序分量幅值差异越大。
[0013]进一步地，获得所述两侧故障附加电流正序分量幅值后，计算两侧故障电流正序分量幅值比λ，再计算制动系数K
r
，判断是否满足当满足时判断为保护区内故障，执行保护动作；不满足时，判断为保护区外故障，则不执行保护动作。
[0014]进一步地，在故障发生时，通过设置在保护区两侧的电流互感器得到流经两侧保护的故障分量电流值。
[0015]为了消除逆变型分布式电源接入电网后对继电保护产生的影响，本专利技术及其优选方案在常规比率制动式差动保护的基础上提出了一种基于线路两侧故障电流正序分量幅值比的自适应差动保护方案。该方案以保护段区两侧故障电流正序分量幅值比为自变量构造差动保护制动系数自适应整定函数，通过动态调节保护制动系数来控制保护装置动作特性。通过理论分析与仿真分析可以得到以下结论：
[0016](1)本专利技术所提保护方案无需获取故障时线路两侧电压信息，减少继电器之间数据交换通信量以及对采样同步性的依赖。
[0017](2)本专利技术所提保护方案具有优良动作特性，不受IIDG接入容量、短路故障类型以及短路故障发生位置等因素影响，适用有源配电网。
[0018](3)本专利技术所提保护方案在故障过渡电阻为30Ω即轻微故障的情况下仍能够准确动作，相较于常规比率制动式差动保护，具有更高的灵敏性以及较强耐过渡电阻能力。
附图说明
[0019]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：
[0020]图1为含IIDG配电网简化示意图；
[0021]图2为区外故障时故障分量网络图；
[0022]图3为区内故障时故障分量网络图；
[0023]图4本专利技术实施例方案制动系数K
r
随λ变化规律示意图；
[0024]图5为本专利技术实施例保护动作原理图；
[0025]图6为本专利技术实施例方案保护方案整体流程图。
具体实施方式
[0026]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本说明书使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029]以下结合附图对本实施例方案作进一步的具体介绍：1含IIDG配电网故障电流正
序分量幅值特征
[0030]图1为有源配电网简化示意图，图中E
s
代表系统电源；Z
s
代表系统等效阻抗；Z
AD
、Z
AB
、Z
BC
分别代表线路AD、AB、BC等效阻抗；CB1、CB2代表线路AB两侧保护。
[0031]在电网正常运行时，为了最大程度上利用清洁能源，通常将IIDG输出的无功功率参考值设为0，即令Q
ref
＝0
[13]。但在电网发生故障时，按照《光伏发电站接入电力系统规定》，IIDG在低电压穿越过程中需优先输出无功电流支撑系统电压，并且不应使IIDG并网点电压高于1.1倍标称电压，此时IIDG输出的无功电流应满足：
[0032][0033]式中，K表示低电压穿越系数，其值通常需大于1.5；表示电压跌落系数，即故障前并网点电压与故障后并网点电压幅值之比；I
N
表示IIDG额定输出电流。
[0034]当故障位置距离IIDG侧较远，且故障过渡电阻较大时，系统侧提供的短路电流会继续向故障点下游供流，导致IIDG侧短路电流已穿越性负荷电流分量为主，从而导致保护区段两侧短路电流相位差增大，接近180
°
，而故障电流分量仅在故障发生后出现，不受穿越性负荷电流影响。
[0035]1.1故障电流正序分量提取
[0036]IIDG逆变器的暂态过程极为短暂，系统在短时间内可等效为线性系统，根据电路叠加原理，可将发生故障时配电网模型分解为正常运行网络以及故障分量网络，对于快速动作的保护，可以认为电压、电流中的正常运行分量等于其故障前分量。
[0037]当故障发生于IIDG并网点附近时，由于IIDG输出特性，故障电流波形可能出现较大畸变，因此可以运用采样器将故障前的电流储存下来，在故障发生时使用全周相减法滤除直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于故障电流正序分量幅值比的有源配电网差动保护方法，其特征在于：收集保护区两侧正常运行时的电流信息，当判断为故障发生时，首先通过全周相减法得到故障附加电流，并利用快速傅里叶变换FFT计算两侧故障附加电流正序分量幅值；利用所获电流幅值比信息构建制动系数动态整定函数，最后根据保护动作判据判断保护是否需要动作；所述制动系数动态整定函数的基本形式表示为：式中，K
r
代表制动系数，为差动电流，为制动电流，制动系数K
r
随两侧故障电流正序分量幅值比λ自适应动态变化，在极端情况下，即当λ＝0时，K
r
＝0，差动电流只需大于固定门槛值即可动作；当λ＝1时，K
r
＝+∞，制动系数趋于无穷，保护可靠不动作；令保护灵敏度系数为K
s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰生，鲁坤，原永滨，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：