基于状态量信息的有源配电网保护方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于状态量信息的有源配电网保护方法、装置及电子设备，在5G通信背景下，采用分布式通信方式，即各区域保护之间能够借助5G进行互相通信。当有源配电网中某个或某些保护判断并产生过电流保护动作信息时，该保护主动向同一区域相邻保护、首端保护和末端保护共享此信息，并且只要流过该保护的短路电流出现过电流保护动作信息，就每隔一定时间间隔共享此动作信息。若该保护为双端电源区域首端保护或末端保护，则其将分别于同一区域内的末端保护或首端保护交换共享补偿阻抗极性信息之后，双端电源区域的首端保护和末端保护以及辐射状区域的首端保护分别进行信息分析，并采取相应的保护动作逻辑。并采取相应的保护动作逻辑。并采取相应的保护动作逻辑。

【技术实现步骤摘要】
基于状态量信息的有源配电网保护方法、装置及电子设备


[0001]本专利技术涉及电力通信技术和电力系统配电网继电保护领域，并且更具体地，涉及一种基于状态量信息的有源配电网保护方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]传统单端电源辐射型配电网主要采用三段式电流保护原理，各级保护之间利用整定值和时限配合来保证选择性。然而，三段式电流保护存在整定复杂、停电范围大、选择性差等弊端。随着大量的分布式电源(Distributed Generation，DG)接入配电网，传统的单电源配电网逐渐转变成含有多源的有源配电网。有源配电网具有潮流和故障电流双向流动的特点，且光伏等逆变型分布式电源的故障输出特性与同步机型电源迥异，逆变型分布式电源提供的故障电流存在幅值受限和相位滞后的特点，这些特点使得传统三段式电流保护难以适应有源配电网。为解决上述问题，申请人曾提出一种基于多点状态量信息的含DG配电网保护方法，该方法结合过电流保护动作信息和补偿阻抗极性信息实现DG上游区域的故障区段定位，利用过电流保护动作信息实现DG下游区域和辐射状馈线的故障区段定位。
[0003]然而，对于电动汽车等新型负荷连接在长距离辐射状线路的情况，其过电流保护整定值较大、两相相间短路故障电流较小。另外，当部分线路的保护安装处发生电流互感器(Current Transformer，CT)断线等情况时，会造成该处电流信息缺失。因此，对于没有DG接入的辐射状馈线和DG下游区域的辐射状线路，仅依靠过电流保护动作信息无法保证故障区段定位的可靠性。此外，在上述所提方案中，为对DG上游区域实现故障区段定位，仅在DG上游区域首端保护处设定与该区域线路数数量相同的整定阻抗，且其中整定阻抗最大值对应的保护范围超出了DG上游区域线路全长，即该整定阻抗的保护范围包含DG并网点，因此对DG并网点的覆盖将会影响该整定阻抗对应的补充阻抗极性信息，进而可能影响故障定位的准确性。
[0004]在有源配电网中，差动保护具有绝对选择性，光纤通信能够满足电流差动保护通道要求，但是光缆架设数量多、难度大、建设周期长、基建费用高等因素限制了配电网光纤通道的普及率。

技术实现思路

[0005]在5G通信的背景下，本专利技术提供一种基于状态量信息的有源配电网保护方法、装置及电子设备，缓解分布式电源接入对传统继电保护方案带来的冲击，实现快速准确的线路故障区段定位，快速且有选择性地保护线路全长。同时充分利用有源配电网中现有电流和电压信息，而无需加装电压互感器(Potential Transformer，PT)以减少改造成本。基于方向阻抗比幅式动作方程构造了补偿阻抗关系式，并通过利用馈线首端和分布式电源并网点处的电压和电流信息，改进了保护补偿阻抗的整定方法及配置原则，使得整定阻抗的保护范围均小于线路全长，且不包含分布式电源并网点，使得保护方法不受分布式电源类型、数量、容量和出力等因素的影响，使故障定位更加准确。同时，通过对比补偿阻抗极性信息
和过电流保护动作信息，设计了故障定位与保护动作逻辑，分别实现了系统与分布式电源并网点之间的双端电源区域和距离系统最远的分布式电源并网点到该馈线末端之间以及无分布式电源接入馈线的辐射状区域的故障线路区段定位。对于辐射状区域的线路，保护的补偿阻抗信息能够与过电流保护动作信息互为冗余，从而保证故障定位结果的准确性。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于状态量信息的有源配电网保护方法，包括：
[0007]利用馈线首端和分布式电源并网点处的电压电流信息，构建补偿阻抗极性判据；
[0008]在有源配电网中，各个双端电源区域和辐射状区域内的各个保护分别采集电流信息并判断是否存在过电流保护动作信息，各个双端电源区域和辐射状区域内的各个首端保护和末端保护分别结合各自整定阻抗和补偿阻抗极性判据，判断补偿阻抗极性信息；
[0009]在辐射状区域内，若线路保护存在过电流保护动作信息或者首端保护补偿阻抗极性信息为负的情况，则判断辐射状区域内是否存在CT断线的情况，并根据CT断线的存在情况，所述线路保护或者首端保护利用5G通信向对应的目标保护发送闭锁信号或者跳闸指令；
[0010]在双端电源区域内，若存在首端保护或末端保护补偿阻抗极性信息为负的情况，则首端保护和末端保护判断双端电源区域内是否仅含有一条线路，并根据双端电源区域内含有的线路的数量，确定故障的具体位置，根据故障的具体位置，利用5G通信向对应的目标保护发送跳闸指令。
[0011]可选地，补偿阻抗极性判据的表达式如下：
[0012][0013]式中：Z
dir
为补偿阻抗极性值，Z
mea
为测量阻抗值；Z
set
为整定阻抗值。
[0014]可选地，辐射状区域的首端保护以及双端电源区域的首端保护和末端保护中整定阻抗设置如下：
[0015]对于辐射状区域，所述辐射状区域内距离系统最近的首端保护按照Z
set
＝K
rel_d
Z
L
计算得到整定阻抗的大小，且设置其整定阻抗Z
set
的个数等于所述辐射状区域内线路条数n加上1；对于其中n个整定阻抗，在整定计算过程中，可靠系数K
rel_d
取值为1.1～1.2，Z
L
的取值为所述辐射状区域首端保护到所述辐射状区域内各条线路上距离系统较远一端的阻抗值；对于剩余的一个整定阻抗，在整定计算过程中，可靠系数K
rel_d
取值为0.8～0.9，Z
L
的取值为首端保护所在线路全长；
[0016]对于双端电源区域，所述辐射状区域内首端保护和末端保护均按照Z
set
＝K
rel_u
Z
L
计算得到整定阻抗的大小，且设置其整定阻抗Z
set
的个数与区域内线路的条数n相等；其中，可靠系数K
rel_u
取0.8～0.9；对于首端保护，Z
L
的取值为所述辐射状区域首端保护到所述辐射状区域内各条线路上距离系统较远一端的阻抗值；对于末端保护，Z
L
的取值为所述辐射状区域末端保护到所述辐射状区域内各条线路上距离分布式电源较远一端的阻抗值。
[0017]可选地，所述根据CT断线的存在情况，所述线路保护或者首端保护利用5G通信向对应的目标保护发送闭锁信号或者跳闸指令，包括：
[0018]若不存在CT断线的情况，则产生过电流保护动作信息的保护分别借助5G通信向与其相邻且更靠近系统侧的保护发送闭锁信号，并且当存在过电流保护动作信息且未收到闭
锁信号的保护跳开其处断路器时，判断故障位置在辐射状区域的过电流保护动作信息不一致的两个保护之间的线路上；
[0019]若存在CT断线的情况，结合所述辐射状区域首端保护内各个整定阻抗对应的补偿阻抗极性信息实现故障线路定位；若首端保护中只有保护范围最大的整定阻抗对应的补偿阻抗的极性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于状态量信息的有源配电网保护方法，其特征在于，包括：利用馈线首端和分布式电源并网点处的电压电流信息，构建补偿阻抗极性判据；在有源配电网中，各个双端电源区域和辐射状区域内的各个保护分别采集电流信息并判断是否存在过电流保护动作信息，各个双端电源区域和辐射状区域内的各个首端保护和末端保护分别结合各自整定阻抗和补偿阻抗极性判据，判断补偿阻抗极性信息；在辐射状区域内，若线路保护存在过电流保护动作信息或者首端保护补偿阻抗极性信息为负的情况，则判断辐射状区域内是否存在CT断线的情况，并根据CT断线的存在情况，所述线路保护或者首端保护利用5G通信向对应的目标保护发送闭锁信号或者跳闸指令；在双端电源区域内，若存在首端保护或末端保护补偿阻抗极性信息为负的情况，则首端保护和末端保护判断双端电源区域内是否仅含有一条线路，并根据双端电源区域内含有的线路的数量，确定故障的具体位置，根据故障的具体位置，利用5G通信向对应的目标保护发送跳闸指令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，补偿阻抗极性判据的表达式如下：式中：Z
dir
为补偿阻抗极性值，Z
mea
为测量阻抗值；Z
set
为整定阻抗值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，辐射状区域的首端保护以及双端电源区域的首端保护和末端保护中整定阻抗设置如下：对于辐射状区域，所述辐射状区域内距离系统最近的首端保护按照Z
set
＝K
rel_d
Z
L
计算得到整定阻抗的大小，且设置其整定阻抗Z
set
的个数等于所述辐射状区域内线路条数n加上1；对于其中n个整定阻抗，在整定计算过程中，可靠系数K
rel_d
取值为1.1～1.2，Z
L
的取值为所述辐射状区域首端保护到所述辐射状区域内各条线路上距离系统较远一端的阻抗值；对于剩余的一个整定阻抗，在整定计算过程中，可靠系数K
rel_d
取值为0.8～0.9，Z
L
的取值为首端保护所在线路全长；对于双端电源区域，所述双端电源区域内首端保护和末端保护均按照Z
set
＝K
rel_u
Z
L
计算得到整定阻抗的大小，且设置其整定阻抗Z
set
的个数与区域内线路的条数n相等；其中，可靠系数K
rel_u
取0.8～0.9；对于首端保护，Z
L
的取值为所述双端电源区域首端保护到所述双端电源区域内各条线路上距离系统较远一端的阻抗值；对于末端保护，Z
L
的取值为所述双端电源区域末端保护到所述双端电源区域内各条线路上距离分布式电源较远一端的阻抗值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据CT断线的存在情况，所述线路保护或者首端保护利用5G通信向对应的目标保护发送闭锁信号或者跳闸指令，包括：若不存在CT断线的情况，则产生过电流保护动作信息的保护分别借助5G通信向与其相邻且更靠近系统侧的保护发送闭锁信号，并且当存在过电流保护动作信息且未收到闭锁信号的保护跳开其处断路器时，判断故障位置在辐射状区域的过电流保护动作信息不一致的两个保护之间的线路上；若存在CT断线的情况，结合所述辐射状区域首端保护内各个整定阻抗对应的补偿阻抗极性信息实现故障线路定位；若首端保护中只有保护范围最大的整定阻抗对应的补偿阻抗
的极性为负，判断故障位置在距离首端保护最远的线路上，并借助5G通信向距离首端保护最远的线路上的保护发送跳闸指令；若首端保护中各个整定阻抗对应的补偿阻抗极性信息均为负，判断故障位置在首端保护所在线路上，并借助5G通信向距离系统最近的线路保护发送跳闸指令；若首端保护中保护范围最大的整定阻抗对应的补偿阻抗的极性为正、且其他整定阻抗对应的补偿阻抗极性信息均为负或者有正有负，则判断故障位置在除去保护范围最大对应整定阻抗之外的、两个大小相邻且补偿阻抗极性信息相反的整定阻抗所对应保护范围的非重叠区域，并借助5G通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋帅，李仲青，张志，韦尊，余越，王聪博，陈晓龙，李博通，闫若璇，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司信息通信分公司天津大学国家电网有限公司，
类型：发明
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