CN205029333U - 一种基于区域信息的微电网智能保护装置 - Google Patents

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翟笃庆
吕学山
曾一
韩春晖
王东升
丁雄勇
陆巍
蒋其友
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Abstract

本实用新型提供一种基于区域信息的微电网智能保护装置，电源模块通过电源总线向装置各模块进行供电；模拟量采集模块、开入开出模块、通信模块、状态分析模块和保护决策模块通过与数据总线实现装置内部的数据交互，人机模块与状态分析模块间通过RS485总线连接进行通信；其中模拟量采集模块、开入开出模块和通信模块共同负责实时采集***运行信息，状态分析模块根据采集的运行信息，分析***运行状态并调整保护策略；保护决策模块负责根据采集信息判定故障区域，并做出隔离故障的跳闸指令；人机模块负责处理液晶显示及人工设定。本实用新型可提高微电网保护装置动作的可靠性和选择性。

Description

一种基于区域信息的微电网智能保护装置
技术领域
本实用新型属于电力技术领域，涉及一种基于区域信息的微电网智能保护装置。
背景技术
电网的持续、稳定、可靠运行，离不开继电保护装置的支持。一旦有故障发生，保护装置能够迅速、可靠地检测到故障分量，判断故障区域，就近跳开开关，隔离故障区域，尽量减小停电范围。传统的低压电网保护装置采用的都是“离线整定”的方案，采集单一元件的电压、电流和开关状态信息，经过计算得到一些反映***状况的运行参数，然后与离线计算的定值进行比较，满足动作条件就按照整定好的动作时间出口跳闸信号。由于微电网的故障电流的大小和方向受***并网/离网运行状态和分布式电源运行状态影响很大，传统的离线整定方案很难满足微电网的保护需求，在微电网运行方式变化时很容易造成保护误动或拒动。
微电网的一大特点是在大电网停电时仍能继续维持网内负荷的供电，显著提高了***的供电可靠性，如果保护装置经常发生误动现象，降低供电可靠性，就违背了建设微电网的本意。此外，微电网内的分布式电源一般造价较高，如果发生故障时保护装置拒动，就会损坏设备，严重影响设备寿命。因此，如何提高微电网保护装置的可靠性仍是困扰微电网发展的一大难题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于区域信息的微电网智能保护装置，该装置区别于传统装置采集单一元件状态和保护定值离线整定的方案，基于电力***广域保护原理，通过采集***运行状态及各个分布式电源的运行状态，自适应的调整保护策略，可解决微电网的故障电流受***并网/离网运行状态和分布式电源运行状态影响的难题，提高保护装置动作的可靠性和选择性。
本实用新型的技术解决方案是：一种基于区域信息的微电网智能保护装置，包括模拟量采集模块、开入开出模块、通信模块、状态分析模块、保护决策模块、人机模块和电源模块；其中电源模块通过电源总线向装置各模块进行供电；其中模拟量采集模块、开入开出模块、通信模块、状态分析模块和保护决策模块通过与数据总线实现装置内部的数据交互，人机模块与状态分析模块间通过RS485总线连接进行通信；其中模拟量采集模块、开入开出模块和通信模块共同负责实时采集***运行信息，状态分析模块根据采集的运行信息，分析***运行状态并调整保护策略；最后保护决策模块负责根据采集的运行信息判断***有无发生故障，判定故障区域，并做出隔离故障的跳闸指令；人机模块负责处理液晶显示及人工设定。
进一步地，既能通过直采方式获得***运行信息，也可通过与合并单元通信的方式获得***运行信息，可支持101、103、104和61850等配电网主流通信规约。
进一步地，其中模拟量采集模块和开关出入模块均有一个或至少有一个以上。
进一步地，各装置之间可通过通信网络共享***运行状态等信息，方便地实现***扩展。
一种基于区域信息的微电网智能保护装置，以方向过流保护作为主保护，低压作为启动信号。装置包括状态采集模块、通信模块、状态分析模块和保护决策模块。其中，状态采集模块负责收集保护区域内各电压互感器和电流互感器采集的电压、电流信息，以及各开关的开关位置信息。通信模块负责接收并处理底层采集单元上传的设备运行状态信息，如果微电网是按照智能变电站思路设计的，该模块还要处理底层合并单元上传的电压、电流等信息，并向开关传达保护决策模块下发的跳闸指令。状态分析模块负责根据掌握的***并网/离网运行状态和分布式电源运行状态，调整各个开关处的过流保护动作方向和定值。保护决策模块根据实时采集的电压和电流信息，判断保护区域内有无发生故障，并找出故障点，向相应开关下发跳闸指令。
本实用新型一种基于区域信息的微电网智能保护装置，既能通过直采方式获得***运行信息，也可通过与合并单元通信的方式获得***运行信息，可支持101、103、104和61850等配电网主流通信规约。
本实用新型以低压作为保护启动信号，方向过流保护作为主保护。只有低电压和电流过大，且为正方向时，保护才会动作，尽量防止保护误动；首先需要预先制定在微电网处于不同运行方式（包括***并网/离网状态和分布式电源的工作状态）下所采取的过流方向和定值方案，由装置的状态分析模块根据采集的***运行信息，在遇到***支路过多超出装置采集能力时，可采用多台装置组成智能保护***，各装置之间可通过通信网络共享***运行状态等信息，方便地实现***扩展。
本实用新型的有益效果是：改变了传统低压保护只监测单一元件和保护定值离线整定的局面，可以实现对全***运行状态的在线监测，并根据运行状态的变化在线调整保护方案，并采用低压作为启动信号，在过流保护中添加电流方向作为辅助判据，大大提高了保护动作的可靠性和选择性，最大限度地避免保护误动和拒动现象的发生。
附图说明
图1是本实用新型实施例的说明示意图；
图2是本实用新型实施例应用场景的说明示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2详细说明本实用新型的优选实施例。
本实施例的一种基于区域信息的微电网智能保护装置，包括模拟量采集模块、开入开出模块、通信模块、状态分析模块、保护决策模块、人机模块和电源模块；其中电源模块通过电源总线向装置各模块进行供电；其中模拟量采集模块、开入开出模块、通信模块、状态分析模块和保护决策模块通过与数据总线实现装置内部的数据交互，人机模块与状态分析模块间通过RS485总线连接进行通信；其中模拟量采集模块、开入开出模块和通信模块共同负责实时采集***运行信息并通过状态分析模块完成输出控制，状态分析模块根据采集的运行信息，分析***运行状态并调整保护策略；最后保护决策模块负责根据采集的运行信息判断***有无发生故障，判定故障区域，并做出隔离故障的跳闸指令；人机模块负责处理液晶显示及人工设定。
其中图2所示的应用场景为包含风力发电机、柴油发电机、储能电池、光伏电源等多种分布式电源的并网型微电网***，实线为一次主接线，虚线为保护***的二次接线，K1-K6为各支路开关。。
如果微电网在并网时发生故障，大电网注入的故障电流比分布式电源注入的故障电流大得多，过流保护定值主要由大电网的故障电流注入能力决定；如果微电网在离网时发生故障，风力发电机和柴油发电机等旋转电机类型的分布式电源注入的故障电流相对较大，过流保护定值主要由它们的注入能力决定。蓄电池和光伏电源是逆变器型的分布式电源，由于受到电力电子设备过流能力限制，注入故障电流的能力相对较小。因此过流保护定值应按下表形式设定。
本实施例的过流保护附加电流方向作为辅助判据，以提高保护动作的选择性。微电网并网运行时，如果***外发生故障，图1中的K1应该跳开，进入离网模式运行，因此K1的过流保护应设定流出母线为正方向。微网内部各支路开关K2-K6应该在本支路发生故障时才跳开，因此也应设定流出母线为正方向。
本实施例一种基于区域信息的微电网智能保护装置在运行过程中，随时根据采集的***运行信息和分布式电源的运行信息，选择合适的过流保护定值和方向。如果检测到以下三个条件同时满足且维持一段时间，就向相应开关发出跳闸指令，从而实现可靠地、有选择地隔离故障。
1）电流大于保护定值；
2）电流方向为正方向；
3）电压小于低压门槛值。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于区域信息的微电网智能保护装置，其特征在于：包括模拟量采集模块、开入开出模块、通信模块、状态分析模块、保护决策模块、人机模块和电源模块；其中电源模块通过电源总线向装置各模块进行供电；其中模拟量采集模块、直流量采集模块、开入开出模块、通信模块、状态分析模块和保护决策模块通过与数据总线实现装置内部的数据交互，人机模块与状态分析模块间通过RS485总线连接进行通信；其中模拟量采集模块、开入开出模块和通信模块共同负责实时采集***运行信息并通过状态分析模块完成输出控制，状态分析模块根据采集的运行信息，分析***运行状态并调整保护策略；最后保护决策模块负责根据采集的运行信息判断***有无发生故障，判定故障区域，并做出隔离故障的跳闸指令；人机模块负责处理液晶显示及人工设定。
2.如权利要求1所述的一种基于区域信息的微电网智能保护装置，其特征在于：既能通过直采方式获得***运行信息，也可通过与合并单元通信的方式获得***运行信息，可支持101、103、104和61850等配电网主流通信规约。
3.如权利要求1所述的一种基于区域信息的微电网智能保护装置，其特征在于：其中模拟量采集模块和开关出入模块均有一个或至少有一个以上。
4.如权利要求1所述的一种基于区域信息的微电网智能保护装置，其特征在于：各装置之间可通过通信网络共享***运行状态等信息，方便地实现***扩展。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110706434A (zh) * 2019-10-22 2020-01-17 南京工程学院 人机交互式的输电线路故障监测和预警***
CN116742596A (zh) * 2023-08-10 2023-09-12 石家庄科林电气股份有限公司 分布式馈线自动保护方法、配电终端、***和存储介质

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