基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法技术

一种基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法，当发生故障保护装置方向元件启动时，设置主保护差动保护动作，后备保护功能闭锁后切除主保护邻接母线上DG；当仅故障一侧断路器拒动时，后备保护动作，仅跳开拒动断路器一侧的断路器并切除后备保护接母线上DG；当故障两侧断路器均拒动时，后备保护动作，断路器跳闸隔离故障并切除后备保护邻接母线上DG；本发明专利技术能够适应复杂配电网结构，符合继电保护的基本要求，能够快速，有选择性地切除故障，且在断路器拒动的情况下保证最小的停电范围；该保护方案的整个过程中无需经过中央设备统一调配，可以作为大规模分布式电源接入的配电网的有效保护手段。有效保护手段。有效保护手段。

【技术实现步骤摘要】
基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法


[0001]本专利技术涉及的是一种配电网继电保护领域的技术，具体是一种基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法。

技术介绍

[0002]现有区域差动保护方案大多针对简单配网结构，所给出的区域划分原则也较为简单，且大多停留在理论阶段，没有对方案的性能进行测试和分析；现有的区域差动保护方案没有考虑主保护或者相应断路器拒动后，如何实现后备保护，也没有考虑主保护拒动对其他区域差动保护的影响；另外，现有的区域差动保护，只是给出了区域的划分方法，没有考虑区域与区域之间的保护配合，在主保护的基础上，为预防主保护或相应断路器拒动造成故障无法及时切除的情况，只考虑线路两侧的母线的相邻线路作为区域差动后备保护的范围。
[0003]此外，现有电网中没有针对大规模分布式电源(DG)接入的配电网的区域差动后备保护的误动的解决方案，配电网在出现故障后常常采取迅速将线路与线路沿线上的DG切除的方式，扩大了停电区域，不利于保障重要用户的供电，也不利于电力系统的稳定运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术较为复杂导致保护动作时间过长，反时限电流保护定值整定以及相互之间的配合较为困难，一旦断路器拒动会扩大停电范围等缺陷，提出一种基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法，适用于大规模分布式电源接入的配电网的最小区域差动保护。能够适应复杂配电网结构，符合继电保护的基本要求，能够快速，有选择性地切除故障，且在断路器拒动的情况下保证最小的停电范围。该保护方案的整个过程中无需经过中央设备统一调配，可以作为大规模分布式电源接入的配电网的有效保护手段。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术涉及一种基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法，当发生故障保护装置方向元件启动时，设置主保护差动保护动作，后备保护功能闭锁后切除主保护邻接母线上DG；当仅故障一侧断路器拒动时，后备保护动作，仅跳开拒动断路器一侧的断路器并切除后备保护接母线上DG；当故障两侧断路器均拒动时，后备保护动作，断路器跳闸隔离故障并切除后备保护邻接母线上DG。
[0007]当任一线路出现故障，由两侧的保护构成差动速断主保护切除故障。同时，设置主保护的两端相邻线路的外侧的保护和保护构成故障线路的后备差动保护。当一侧主保护断路器拒动，则由该侧后备差动保护和另一侧主保护进行保护动作，断路器跳闸切除故障，此时停电范围最小。当另一侧主保护断路器拒动，则由相对侧主保护和该侧后备差动保护进行保护动作，断路器跳闸切除故障。当两侧主保护断路器均拒动，则由两侧后备差动保护进行保护动作，断路器跳闸切除故障。
[0008]每个保护装置的动作逻辑具体为：根据对侧保护方向信息和本保护方向信息进行
主保护，即生成区域差动后备保护使能信号以及速断保护断路器动作信号；根据本保护方向信息和后备保护另一侧保护方向信息进行延迟判定，即生成后备保护的方向元件启动后的延迟信息；根据区域差动后备保护使能信号和延迟判定进行区域差动保护，即生成DG切除信号，并根据DG切除信号和故障启动元件指令生成区域差动保护断路器跳闸信号。技术效果
[0009]本专利技术对于复杂结构的配电网，任何地方发生故障后，确保停电区域最小。相比现有技术，本专利技术能够保证配电网任何线路的故障在0.1s内切除，如果断路器拒动，则保证后备保护在0.3s内切除故障，保证了配电网的可靠运行。
附图说明
[0010]图1为区域差动后备保护原理示意图；
[0011]图2为防止后备区域差动保护误动机理示意图；
[0012]图中：(b)为保护方案(a)的拒动保护结果；(c)为保护方案(a)的保护有误动可能的区域；
[0013]图3为本专利技术流程图；
[0014]图4为含大规模分布式能源的典型配电网结构示意图；
[0015]图5为每个保护配备的保护动作示意图；
[0016]图6为含多个分布式电源单条线路系统图；
[0017]图中包括故障点位置，且保护从0开始重新编号；
[0018]图7为含分布式电源且带有并联支路的配电网结构(分支线路)；
[0019]图中包括故障点位置，且保护从0开始重新编号；
具体实施方式
[0020]在大规模接入分布式电源的配电网中，分布式电源总容量较大，但单个分布式电源的容量都比较小，且DG具备低电压穿越能力，在线路发生故障DG连接母线电压跌落后，控制输出电流不超过两倍额定电流，DG所提供的短路电流很小，因此本实施例提出一种如图3所示的基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法，当发生故障保护装置方向元件启动时，设置主保护差动保护动作，后备保护功能闭锁0.3s切除主保护邻接母线上DG；当仅故障一侧断路器拒动时，后备保护动作，仅跳开拒动断路器一侧的断路器并切除后备保护接母线上DG；当故障两侧断路器均拒动时，后备保护动作，断路器跳闸隔离故障并切除后备保护邻接母线上DG。
[0021]如图1所示，BC线路出现故障，由两侧的保护3、4构成差动速断主保护切除故障。同时，设置主保护的两端相邻线路的外侧的保护1和保护6构成线路BC的后备差动保护。当一侧主保护3断路器拒动，则由该侧后备差动保护和另一侧主保护1、4进行保护动作，断路器跳闸切除故障，此时停电范围最小。当另一侧主保护4断路器拒动，则由相对侧主保护和该侧后备差动保护3、6进行保护动作，断路器跳闸切除故障。当两侧主保护3、4断路器均拒动，则由两侧后备差动保护1、6进行保护动作，断路器跳闸切除故障。
[0022]如图2(a)所示，当CD线路发生故障，由保护5、6构成的差动速断保护作为线路CD的主保护，由CD线路两端的相邻线路BC和DE上的外侧保护3、8构成区域差动后备保护，应对主
保护5、6处断路器的拒动情形。例如当6处断路器正常跳闸5处断路器拒动时，即由3、6处断路器动作以切除故障，如图2(b)中所示。同时主保护中的保护5、6也参与其他线路的后备保护，如图2(c)所示，保护5和保护10构成DE线路的区域后备差动保护，保护1和保护6构成BC线路的区域后备差动保护，两者的交集，即交叉范围为CD线路，当所有的区域差动后备保护的动作时间相同，同时又有重叠范围，即造成区域差动后备保护的误动。
[0023]本方法对于故障点后备保护区域中的DG，由于配电网线路都比较短，保护距离故障点较近，因此在发生故障后由保护直接切除，后续的投切工作由重合闸来完成。
[0024]当主保护差动保护动作时，仅切除主保护背侧母线上的DG(若有DG接入)；当主保护拒动且启动后备保护动作时，则切除后备保护背侧母线上接入的DG。后备保护区域边界上未动作断路器附近母线的DG不断开。
[0025]本实施例所述方法应用于图4所示的配网结构，该配网结构包括：近主电源出线以及与之相连的分支线路和系统末端，其中：分支线路为双端供电馈线及设置于其中的分支线路后备保护区域。
[0026]如图4所示，母线G
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法，其特征在于，当发生故障保护装置方向元件启动时，设置主保护差动保护动作，后备保护功能闭锁后切除主保护邻接母线上DG；当仅故障一侧断路器拒动时，后备保护动作，仅跳开拒动断路器一侧的断路器并切除后备保护接母线上DG；当故障两侧断路器均拒动时，后备保护动作，断路器跳闸隔离故障并切除后备保护邻接母线上DG。2.根据权利要求1所述的基于电流方向的配电网区域差动后备保护方法，其特征是，每个保护装置的动作逻辑具体为：根据对侧保护方向信息和本保护方向信息进行主保护，即生成区域差动后备保护使能信号以及速断保护断路器动作信号；根据本保护方向信息和后备保护另一侧保护方向信息进行延迟判定，即生成后备保护的方向元件启动后的延迟信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，陈泽远，范春菊，胡炎，杨增力，吴迪，张振，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：