一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法技术

本发明专利技术公开了一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法。通过采集配电网母线电压和馈线出口电流，判断相间电压或相电压故障分量是否满足启动判据；判断短路电流负序分量和零序分量是否满足相间短路故障判据；若上述判据均满足，则利用相电流差突变量选择故障相，并根据非故障相母线负序电压和非故障相馈线正序电流计算上游故障位置k1与下游故障位置k2；若上游故障位置k1和下游故障位置k2任一个小于距离保护整定值k

【技术实现步骤摘要】
一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法


[0001]本专利技术涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法。

技术介绍

[0002]随着传统发电方式对环境资源的消耗与污染进一步加大，新能源发电作为一种污染小、可再生性强的发电方式，逐渐被人们所重视。其中，分布式电源因其结构简单、安装便利等优点，广泛接入配电网。然而，由于逆变器控制策略的影响，分布式电源往往呈现出弱馈和电流相位受控等特性，导致配电网中的继电保护如自适应电流保护、电流差动保护等存在失效的风险。
[0003]目前技术人员就含分布式电源配电网的继电保护展开了研究，主要包括基于分布式电源等值模型和迭代算法的自适应电流保护，基于多重判据的配电网电流差动保护等。但是，这些保护方法存在保护延时高、依赖装置通信等缺陷。与已有保护方法相比，距离保护通过计算测量阻抗并与保护整定值比较，实现故障定位、保护出口等功能，具有响应速度快、不受系统运行方式影响等优点。然而，分布式电源接入的配电网距离保护存在抗过渡电阻能力差、分支系数失效等问题。针对这些问题，有学者基于复合序网改良了距离保护分支系数的计算公式，该方法虽然加强了距离保护的可靠性，但需要采集分布式电源输出的故障电流，成本较高，实用性有限。有学者提出基于正弦定理的距离保护故障定位方法，该方法能准确计算故障在线路上的位置，但无法适用于多个分布式电源接入配电网的情况，缺乏一定的工程实用性。
[0004]综上所述，由于分布式电源的弱馈与相位受控特性，使得已有的配电网保护失效，保护极易出现拒动或误动。现有含分布式电源配电网保护存在成本高、应用场景过于理想、适用范围受限等问题，尚无有效的含分布式电源配电网保护方法。因此，形成具有高灵敏度和高可靠性的含分布式电源配电网保护方法，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法，解决了目前尚无有效的含分布式电源配电网相间短路故障保护方法的技术问题，能够准确实现不同分布式电源容量、系统运行方式、故障位置下的相间短路故障保护，且不受短路点过渡电阻的影响，具有较高的可靠性和实用性。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案，包括以下步骤：
[0007]S101：采集配电网母线电压、各馈线出口电流；
[0008]S102：计算相间电压和相电压故障分量，当相间电压和相电压故障分量满足保护启动判据时执行步骤S103，否则判定配电网未发生故障，执行步骤S101；
[0009]S103：利用短路电流中的负序分量与零序分量判断线路故障是否为相间短路故障，若判定配电网发生相间短路时执行步骤S104，否则执行步骤S101；
[0010]S104：利用故障时三相电流差突变量，判断故障相；
[0011]S105：利用母线的非故障相负序电压与馈线出口的非故障相正序电流计算上游故障位置k1；
[0012]S106：利用母线的非故障相负序电压与馈线出口的非故障相正序电流计算下游故障位置k2；
[0013]S107：比较上游故障位置k1与距离保护整定值k
set
；若k1≤k
set
，则执行S109，否则执行S108；
[0014]S108：比较下游故障位置k2与距离保护整定值k
set
；若k2≤k
set
，则执行S109，否则判定故障位于保护区外，返回S101；
[0015]S109：判定保护区内发生相间短路故障。
[0016]本专利技术公开的一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法中，通过采集配电网母线电压和馈线出口电流，判断相间电压或相电压故障分量是否满足启动判据；判断短路电流负序分量和零序分量是否满足相间短路故障判据；若上述判据满足，则利用相电流差突变量选择故障相，并根据非故障相母线负序电压和非故障相馈线正序电流计算上游故障位置k1与下游故障位置k2；若上游故障位置k1与下游故障位置k2存在任一个小于距离保护整定值k
set
，则判定保护范围内发生相间短路故障。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0018]1、现有技术利用故障相的母线电压和馈线出口电流计算测量阻抗，直接利用测量阻抗判断故障位置，仅适用于传统配电网，在含分布式电源的电网中无法保证准确性和灵敏度；本专利技术给出了基于非故障相母线负序电压和非故障相馈线正序电流的故障位置计算方法，能够实现分布式电源不同渗透率场景下的有源配电网相间短路故障定位与保护。
[0019]2、现有技术的保护判据以单个分布式电源接入为条件构建，对于多个分布式电源接入馈线缺乏适应性和可靠性；本专利技术适用于有多个分布式电源接入馈线时，并网点上游、并网点中间、并网点下游发生相间短路故障的情况，具有良好的适用性。
[0020]3、现有技术的灵敏度易受故障过渡电阻的影响，在高阻故障条件下存在准确性和灵敏性不足的问题；本专利技术计及了分布式电源容量、故障过渡电阻和系统运行方式的影响，利用非故障相的负序电压和正序电流作为特征量，能够准确计算出相间短路故障在馈线上的位置，具有较强的抗过渡电阻能力。
[0021]4、现有技术多采用通信方式采集多点故障信息实现含分布式电源配电网的故障保护，应用场景受限；本专利技术仅利用工频电压和电流实现故障保护，原理简单，易于实现，实用性强。
附图说明
[0022]为了使专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：
[0023]图1为含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法的流程示意图；
[0024]图2为含分布式电源配电网的结构示意图；
[0025]图3为含分布式电源配电网相间短路在不同馈线下的上游故障位置参数k1的示意图；
[0026]图4为含分布式电源配电网相间短路在不同馈线下的下游故障位置参数k2的示意图；
[0027]图5为含分布式电源配电网相间短路在不同抗过渡电阻能力的上游故障位置参数k1的示意图；
[0028]图6为含分布式电源配电网相间短路在不同抗过渡电阻能力的下游故障位置参数k2的示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本具体实施方式，如图1所示，含分布式电源配电网相间短路自适应距离保护方法，包括以下步骤：
[0031]S101：采集配电网母线电压、各馈线出口电流；
[0032]S102：计算相间电压和相电压故障分量，当相间电压和相电压故障分量满足保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S101：采集配电网母线电压、各馈线出口电流；S102：计算相间电压和相电压故障分量，当相间电压和相电压故障分量满足保护启动判据时执行步骤S103，否则判定配电网未发生故障，执行步骤S101；S103：利用短路电流中的负序分量与零序分量判断线路故障是否为相间短路故障，若判定配电网发生相间短路时执行步骤S104，否则执行步骤S101；S104：利用故障时三相电流差突变量，判断故障相；S105：利用母线的非故障相负序电压与馈线出口的非故障相正序电流计算上游故障位置k1；S106：利用母线的非故障相负序电压与馈线出口的非故障相正序电流计算下游故障位置k2；S107：比较上游故障位置k1与距离保护整定值k
set
；若k1≤k
set
，则执行S109，否则执行S108；S108：比较下游故障位置k2与距离保护整定值k
set
；若k2≤k
set
，则执行S109，否则判定故障位于保护区外，返回S101；S109：判定保护区内发生相间短路故障。2.根据权利要求1所述的一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法，其特征在于，S102中，保护启动判据包括判断线电压故障分量是否大于线电压门槛值或判断相电压故障分量是否大于相电压门槛值，表示为：或式中，为线电压故障分量，为相电压故障分量；ε
PP
为线电压门槛值，ε
PG
为相电压门槛值。3.根据权利要求1所述的一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法，其特征在于，S103中，相间短路判据包括保护测得的短路电流负序分量是否大于等于相间短路故障的负序门槛值和保护测得的短路电流零序分量是否小于相间短路故障的零序门槛值，表示为：I2≥ε2且I0<ε0式中，I2为保护测得的短路电流负序分量，ε2为相间短路故障的负序门槛值；I0为保护测得的短路电流零序分量，ε0为相间短路故障的零序门槛值。4.根据权利要求1所述的一种含分布式电源配电网相间短路的自适应距离保护方法，其特征在于，S10...

【专利技术属性】
技术研发人员：许守东，欧阳金鑫，陶睿，毕书奇，熊小伏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：