CN109787202B - 一种比较正序电流方向的含DERs点状网络逆功率保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种比较正序电流方向的含DERs(Distributed Energy Resources，DERs)点状网络逆功率保护方法。该方法利用ms级内的电流突变量区分故障和DERs出力波形引起的功率倒送现象，将其作为判断***运行状态的标准，启动保护元件；利用正序电流方向识别故障位置，保护处上游发生故障时能快速断开断路器，隔离故障。该方法该保护允许***在正常运行的情况下存在逆功率，能够有效改善逆功率保护的性能并提高可明显提高DERs的接入容量。

Description

一种比较正序电流方向的含DERs点状网络逆功率保护方法

技术领域

本发明涉及含分布式电源点状网络继电保护领域，特别涉及逆功率保护的方法。

背景技术

低压多源并供的点状网络，作为一种特殊的低压配电结构，可有效解决电源侧故障引起持续与短时停电问题，是目前公认的最为可靠且最为灵活的供电方式。传统点状网络为防止各电源进线由于等效电源的电压、电源进线的等值阻抗差异以及中压侧的负荷分布不均匀等原因出现出力不均衡的情况，在低压侧配置了逆功率保护。当保护检测到逆功率时发生动作，跳开短路器。传统的逆功率保护同时作为上游发生短路故障的主保护，按照***容量的0.1％-0.5％来整定，具有较高的灵敏度。但随着分布式电源的接入，由于其输出的波动性和随机性，在负载较轻且分布式电源出力较大的情况下，传统逆功率保护检测到由于分布式电源出力较大导致的逆功率会发生误动作，降低点状网络供电的可靠性。目前，常用的应对措施为限制DERs的出力，不利于分布式能源发电技术的发展。

本文提出一种正序电流比较式含分布式电源点状网络逆功率保护新方法，可正确识别故障引起的逆功率和DER出力较大而导致的功率倒送，允许点状网络在正常运行下存在功率倒送的情况，提高***对高渗透DERs的适应能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：基于电流突变量和正序电流方向，构建适合高渗透DER点状网络的逆功率保护，保证***在正常运行状态下不误动，同时在发生短路故障时具有较高的灵敏度，实现快速准确识别故障位置并隔离。采取的技术方案具体内容如下：

1.受自然环境的影响，通常DERs的输出波动周期在s级以上，而故障引起的电气量变化通常在ms级以内完成。为有效躲过DERs出力随机性的影响，基于电流突变量与正序电流方向的逆功率保护新方法利用ms级内的电流突变量区分故障和DER出力波形引起的电气量变化，作为判断***运行状态的标准。ms级内的电流突变量超过整定值时，保护启动。

2.基于电流突变量与正序电流方向的逆功率保护方法通过正序电流方向识别故障位置，保护上游发生故障时能快速断开断路器，隔离故障。保护启动后，计算本电源进线与其它电源进线的正序电流相位差，故障线路中所有相位差满足公式(1)时，保护动作；非故障线路中存在相位差不满足公式(1)时，保护不动作，一段时间后自动返回。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明专利所公开的正序电流比较式含分布式电源点状网络逆功率保护新方法，与传统逆功率保护相比，具有显著区别：

1.传统的逆功率保护检测到***容量的0.1％-0.5％逆功率时发生动作。逆功率的出现受负荷波动影响较大，在DERs接入容量较大、负荷较轻时容易出现误动的情况，供电可靠性降低。本专利基于电流突变量与正序电流方向的逆功率保护方法不受负荷波动影响，相对稳定。

2.传统的逆功率保护按照***容量的0.1％-0.5％来整定，未考虑DERs接入容量与最大逆功率之间的定量关系。本专利基于电流突变量与正序电流方向的逆功率保护方法保护允许***在正常运行的情况下存在较大的逆功率运行，可明显提高DER的接入容量。

附图说明

附图1为含分布式电源点状网络的结构图

附图2为f₁处发生故障，三条电源进线点状网络对应的正序分量特征图。

附图3为f₂处发生故障，三条电源进线点状网络对应的正序分量特征图。

附图4为基于电流突变量及正序电流方向的含分布式电源点状网络逆功率保护新方法的动作特征图。

具体实施方式

本发明提出一种基于正序电流故障分量相位比较的电缆配电环网故障定位方法，下面结合三条电源进线的点状网络实例与附图对本发明予以详细说明。1、电流突变量启动

含分布式电源点状网络的结构如附图1所示。保护检测ms级内的电流突变量，通常DER的输出波动周期在s级以上，ms级内的电流突变量较小，小于整定值，保护不启动；而故障引起的电气量变化通常在ms级以内完成，电流突变量较大，超过整定值，保护启动；为排除较大的负荷启动电流的干扰，保护启动的整定值设计思路为躲过最大三相负载启动的电流突变量。

2、电源进线发生故障

设定变压器指向低压母线的方向为电流的正方向，保护检测的参考电流正方向分别为

和

电源进线1发生短路故障时，正序分量特征图如附图2所示，电流突变量超过整定值，所有进线上的保护均启动。进线1上的保护检测到的正序电流为

与参考方向相反，方向为负，其他非故障进线上的保护检测到的正序电流为

和

与参考方向同向，方向为正。进线1中

与

相位差为180°，与

相位差为180°，满足公式(1)，保护动作。进线2中

与

相位差为180°，与

相位差为0°，不满足公式(1)，保护不动作，一段时间后自动返回。进线3的逆功率保护运行情况同进线2。

3、低压母线发生故障

低压母线发生短路故障时，正序分量特征图如附图3所示，电流突变量超过整定值，所有进线上的保护均启动，且检测的正序电流方向与参考方向同向，均为正，则

和

两两之间的相位差均为0°，不满足公式(1)，保护不动作，一段时间后自动返回。

4、保护范围的确定方法

在实际运行过程中，正序电流的相位差不会严格遵守0°或180°的原则。电流互感器侧取电流时，按照静态10％误差要求选择负载后，两侧二次电流最大误差不超过7°；保护装置中的滤序器及收发信操作回路的角度误差不超过15°；此外测量误差、线路阻抗不均衡等因素也会使进线间正序电流的相位差产生偏差，因此，需设定一定的裕度，[90°，270°]为动作区间，[-90°，90°]为不动作区，如附图4所示。

Claims (3)

1.一种正序电流比较式含分布式电源点状网络逆功率保护方法，其特征在于：规定保护检测参考电流的正方向为从变压器指向低压母线的方向，保护启动后，检测并计算本进线与其它电源进线的正序电流的相位差，若相位差均为180°则判断该进线上游发生短路故障，逆功率保护动作，考虑测量误差、线路阻抗不均衡的因素，将此情况下的角度范围设定为90°～270°；若存在相位差存在0°的情况，则判断该进线正常运行，逆功率保护不动作，一定时间后保护自动返回，考虑测量误差、线路阻抗不均衡的因素，将此情况下的角度范围设定为-90°～+90°。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：某条电源进线逆功率保护上游发生短路故障时，则该进线中逆功率保护处流过的正序电流方向为负，而其它非故障进线中逆功率保护处流过的正序电流方向都为正；故障进线中的正序电流与其它非故障电源进线中的正序电流相位差均为180°；非故障进线中的正序电流与其他非故障进线中的正序电流相位差为0°，与故障进线中的正序电流相位差为180°，逆功率保护能准确定位故障位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：点状网络中低压母线发生短路故障时，所有电源进线中逆功率保护处流过的正序电流方向为正，则两两之间的正序电流相位差均为0°，逆功率保护不会发生误动作。

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