CN102709893B - 一种含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，对该微电网中的非网络末梢部分以相邻两个或三个以上断路器所确定区域为单元，网络末梢部分以末梢馈线断路器所分割的下游区域为单元，将整个微电网划分为若干最小区域，以每一个最小区域作为一个保护装置关联区域；将一个保护装置关联区域内的保护测控装置设为一组，同组保护测控装置之间利用组播广播方式传输信号；每台保护测控装置各自对接收信号与自身采集信号一起综合进行逻辑判断，诊断故障并隔离故障区域。本发明提供的方法，只要按照微电网络的实际情况，根据判断出口逻辑脚本，即可迅速诊断故障并隔离故障区域，使正常的分布式电源/储能及负荷继续保持正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及电网技术，尤其涉及一种在含分布式电源/储能的微电网运行过程中，采取快速简洁的方法把故障区域进行隔离，保证微电网其他正常区域能继续运行的方法。
背景技术
新能源发电一般采用分布式发电方式，容量一般小于兆瓦级，安装在用户现场或者靠近用户现场处以满足特殊用户的需求，或者支持配电网的经济运行，或者两者并用。对用户而言，分布式发电提高了电能质量和供电的可靠性，带来很多便利。
但是，分布式电源并入***也会产生一系列问题。由于分布式电源的脆弱性，含有大量不稳定的分布式电源，同时***缺乏大电网的支撑，***极其脆弱，在出现故障时，极易发生微电网内部的电压突然下降，对于分布式电源和储能逆变器来说，其对过电流、过电压及低电压的敏感性较高，在出现异常情况时，各个分布电源和储能设备的逆变器会在几个周期内关闭，导致微电网内的供电设备脱离运行，当地负荷就会失去电源，造成负荷停电，这样限制了分布式电源的效能发挥，造成了负荷失电，直接限制了新能源的利用。
以上情况要求在微电网出现故障时，微电网中的保护测控装置要能比常规配电网中的保护测控装置更加迅速切除故障区域，保证微电网正常区域的运行。
对于微电网的内部故障隔离，目前在国际国内上没有较完善的处理办法，现在较常用的办法是在微电网出现故障时，就停运分布式电源。
目前传统的保护大多是采用分散式保护测控装置，每一台保护测控装置能够得到的***信息有限，无法对整个微电网***的故障做出准确判断，也就无法对故障的区域做出准确的判断。有人提出了使用集中决策模式，在微电网保护中增加保护主控制器，通过保护主控制器采集全站范围内的保护动作信息来实现微电网的广域保护，实现故障隔离；但这保护形式对通信要求很高，保护主控制器要求得到全站的保护测控装置状态信息，采集信号速度慢、逻辑判断复杂，判断出故障以后还要对相关保护测控装置发出出口命令，速度慢，安全性也不能得到很好地满足。
本方法提出了一种在微电网的故障处理过程中采用分布决策模式，取消保护主控制器，仅保留保护测控装置与微电网的主控装置的通信接口，用以上传信息，更新任务及数据。利用保护测控装置与微网内断路器一一对应，采集各线路电气信息，通过相关保护测控装置的保护信息交互，在各个保护测控装置上就地完成保护信息逻辑判断，完成故障隔离任务，此方案即能准确判断微电网的故障区域，也能保证动作的快速性。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种实用、高效的含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，在微电网中的分布式电源/储能没有关断前，迅速诊断故障并隔离故障区域，使正常的分布式电源/储能及负荷继续保持正常运行。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，所述微电网中包括与断路器一一对应的保护测控装置和一台交换机，所述保护测控装置包括两个网口，分别记为A网口和B网口，其中A网口接交换机、与监控相连，B网口接相邻保护测控装置的B网口、实现网络握手；对该微电网中的非网络末梢部分以相邻两个或三个以上断路器所确定区域为单元，网络末梢部分以末梢馈线断路器所分割的下游区域为单元，将整个微电网划分为若干最小区域，以每一个最小区域作为一个保护装置关联区域；将一个保护装置关联区域内的保护测控装置设为一组，同组保护测控装置之间利用组播广播方式传输信号，并设置遥信变位信号为最高优先传送等级；每台保护测控装置各自对接收信号与自身采集信号一起综合进行逻辑判断，诊断故障并隔离故障区域。
本案中，基于现有的微电网，相比分布决策模式进行微电网故障处理的方法，取消了保护主控制器，但保留了保护测控装置与保护主控制器的连接网口，用以上传信息，更新任务及数据；利用保护测控装置与微网内断路器一一对应的关系，采集各线路电气信息，通过相关保护测控装置的保护信息交互，在各个保护测控装置上就地完成保护信息逻辑判断，完成故障隔离任务，此方案即能准确判断微电网的故障区域，也能保证动作的快速性。
为了使得保护测控装置能够快速、可靠地工作，必须规定其信息交换范围，对一个保护装置关联区域（简称关联区域）的划分进行分析；也就是规定保护测控装置之间的信息交换范围，通过故障时一定区域内的信息交换定位故障。
由故障隔离的一般原理可知，可实现隔离的最小区域为相邻的两个或多个断路器所确定的区域网络，对于网络末梢，则是由末梢馈线断路器所分割的下游区域；表现在微电网结构中为两个或多个断路器所确立的馈线段、配变、母线、T接区域或末梢馈线。那么，考虑将此最小区域作为保护装置的关联区域，可最大限度的缩小故障隔离区域，同时亦可以缩小保护测控装置的信息交换范围，减小网络通信负担，实现信息的快速交互。
优选的，整个微电网内部采用光纤通讯，将微电网中的所有保护测控装置的A网口接再同一台100M/1000M交换机上，充分利用网络通讯的快速性，在运行过程中，每一台保护测控装置都检测本装置线路的电流过流、电压降低、功率方向、开关位置等遥信信号，采用VLAN技术，把同一关联区域的保护测控装置设为一组，利用组播广播传输，把需要交互传送的遥信变位信号设为最高优先传送等级，大大加快保护测控装置之间的信息传送速度。
针对网口B，优选采用定时中断查询方式实现通讯，比如通过CPU定时器开启1ms（可设定）中断，每次中断对B网口进行查询，是否有报文，如有报文马上接收、处理并启动保护程序；针对不同网卡接口方式，读取一帧报文时间一般在10~100us左右，报文大小为1K左右；处理并启动保护程序的时间以CPU性能为主，一般控制在120us以内，优选100us左右；这样，保护测控装置之间信息交换就能够在5ms内完成；抛开交换机抖动等链路延时，10ms左右就能完成一帧报文的完整交换。
有益效果：本发明提供的含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，只要在目前的保护测控装置中，按照微电网络的实际情况，根据判断出口逻辑脚本，把本保护测控装置相关信息和其他相关的装置信息进行逻辑判别即可实现迅速，有选择性的切除故障，比差动保护更加具有灵活性和更大的应范围；在网络结构出现变化时，只要更改保护装置的逻辑判断脚本就可以适应新的保护要求。
附图说明
图1为一种含分布式电源/储能的微电网***结构示意图；
图2为安装在断路器P1、P2、P9处的保护测控装置动作判断逻辑；
图3为安装在断路器P2、P3、P4处的保护测控装置动作判断逻辑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种含分布式电源/储能的微电网***，包括若干断路器、与断路器一一对应的保护测控装置和一台交换机，所述保护测控装置包括两个网口，分别记为A网口和B网口，其中A网口接交换机、与监控相连，B网口接相邻保护测控装置的B网口、实现网络握手。
对该微电网中的非网络末梢部分以相邻两个或三个以上断路器所确定区域为单元，网络末梢部分以末梢馈线断路器所分割的下游区域为单元，将整个微电网划分为若干最小区域，以每一个最小区域作为一个保护装置关联区域。图1中的微电网可以划分为：断路器P1、P2、P9组成的区域， P2、P3、P4组成的区域，P4、P5、P7组成的区域等多个区域，这些区域即为实现故障隔离的最小区域。
整个微电网内部采用光纤通讯，将微电网中的所有保护测控装置的A网口接再同一台100M/1000M交换机上，充分利用网络通讯的快速性，在运行过程中，每一台保护测控装置都检测本装置线路的电流过流、电压降低、功率方向、开关位置等遥信信号，采用VLAN技术，把同一关联区域的保护测控装置设为一组，同组保护测控装置之间利用组播广播传输，把需要交互传送的遥信变位信号设为最高优先传送等级，大大加快保护测控装置之间的信息传送速度。
针对网口B，采用定时中断查询方式实现通讯，通过CPU定时器开启1ms（可设定）中断，每次中断对B网口进行查询，是否有报文，如有报文马上接收、处理并启动保护程序；针对不同网卡接口方式，读取一帧报文时间一般在10~100us左右，报文大小为1K左右；处理并启动保护程序的时间以CPU性能为主，一般控制在120us以内，优选100us左右；这样，保护测控装置之间信息交换就能够在5ms内完成；抛开交换机抖动等链路延时，10ms左右就能完成一帧报文的完整交换。
例如装置1发送报文到装置2过程：
A、装置1变位组包：100us左右；
B、写入网卡缓冲区：100us左右；
C、链路传输：10us左右，碰到交换机最大抖动会产生最大5ms延时；
D、装置2从网卡读取数据：100us左右；
E、处理数据并启动保护：100us左右。
由于A、B两部分在中断中完成，故此误差最大1ms；由于D、E两部分在中断中完成，故此误差最大1ms；总体时间：2ms + 5ms +2ms=9ms。
判断故障隔离信息交互的时间在10ms左右，而对于微电网内具有的分布式电源/储能装置的逆变器来说，在出现外部故障自身会自动闭锁工作的时间要大于这个时间，这样只要在分布式电源及储能逆变器闭锁自身之前，就可以把故障隔离，保证分布式电源及储能逆变器可以继续正常工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1. 一种含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，其特征在于：所述微电网中包括与断路器一一对应的保护测控装置和一台交换机，所述保护测控装置包括两个网口，分别记为A网口和B网口，其中A网口接交换机、与监控相连，B网口接相邻保护测控装置的B网口、实现网络握手；
对该微电网中的非网络末梢部分以相邻两个或三个以上断路器所确定区域为单元，网络末梢部分以末梢馈线断路器所分割的下游区域为单元，将整个微电网划分为若干最小区域，以每一个最小区域作为一个保护装置关联区域；
将一个保护装置关联区域内的保护测控装置设为一组，同组保护测控装置之间利用组播广播方式传输信号，并设置遥信变位信号为最高优先传送等级；每台保护测控装置各自对接收信号与自身采集信号一起综合进行逻辑判断，诊断故障并隔离故障区域。
2.根据权利要求1所述的含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，其特征在于：所述交换机为100M/1000M交换机。
3.根据权利要求1所述的含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，其特征在于：所述保护测控装置对所接线路的电流过流、电压降低、功率方向、开关位置进行监测。
4.根据权利要求1所述的含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，其特征在于：所述B网口之间采用定时中断查询方式通讯。
5.根据权利要求1所述的含分布式电源/储能的微电网故障隔离方法，其特征在于：所述B网口之间采用定时中断查询方式通讯，通过CPU定时器开启1ms中断，每次中断对B网口进行查询是否有报文，若有报文即时对报文进行接收、处理并启动保护程序，处理并启动保护程序的时间小于120us。
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