發(fā)明專利｜一種新型微電網(wǎng)正序阻抗差動保護(hù)方法

北極星輸配電網(wǎng)獲悉，近日，國家知識產(chǎn)權(quán)局公布專利“一種新型微電網(wǎng)正序阻抗差動保護(hù)方法”，申請人為國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司。

摘要：本發(fā)明公開了一種新型微電網(wǎng)正序阻抗差動保護(hù)方法，實時采集三相電流和三相電壓，進(jìn)而計算保護(hù)安裝處正序阻抗；進(jìn)行動作阻抗和制動阻抗的計算，本側(cè)保護(hù)裝置利用通信網(wǎng)絡(luò)獲取差動保護(hù)區(qū)對側(cè)正序阻抗信息后，根據(jù)動作判據(jù)判斷是否是故障區(qū)段，并針對正序阻抗差動保護(hù)的檢測盲區(qū)加設(shè)了比相式距離元件用于三相金屬性故障的識別。本發(fā)明能適用于微電網(wǎng)并網(wǎng)與孤島兩種運行狀態(tài)，充分考慮了故障時穿越性電流、大過渡電阻對故障檢測的影響，并且不借助于同步信號采集，不借助于故障分量，有效解決了微電網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與多變的運行狀態(tài)給微電網(wǎng)保護(hù)帶來的問題，保證了保護(hù)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述難題，提供了一種新型微電網(wǎng)正序阻抗差動保護(hù)方法，并配以比相式距離保護(hù)作為輔助判據(jù)，用于解決正序阻抗差動保護(hù)的三相金屬性短路檢測盲區(qū)，實現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部故障的保護(hù)。本發(fā)明方法充分考慮了故障時穿越性電流、大過渡電阻對故障檢測的影響，并且不借助于同步信號采集，不借助于故障分量，有效解決了微電網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與多變的運行狀態(tài)給微電網(wǎng)保護(hù)帶來的問題，保證了保護(hù)的選擇性與可靠性。

發(fā)明背景

微電網(wǎng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和靈活多變的運行特點使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)難以正確動作，甚至保護(hù)性能優(yōu)越的輸電網(wǎng)保護(hù)直接應(yīng)用于微電網(wǎng)中也同樣面臨考驗。微電網(wǎng)運行方式靈活多變，不同運行方式下故障電氣量存在明顯的差異，在孤島運行狀態(tài)下，短路電流幅值明顯小于并網(wǎng)狀態(tài)，按傳統(tǒng)三段式電流保護(hù)的整定原則難以保證保護(hù)的靈敏性。分布式電源出力與用電負(fù)荷的隨機性，也導(dǎo)致功率流向的不確定性，若故障點下游分布式電源出力不足以提供負(fù)荷功率所需，則將出現(xiàn)穿越性故障電流，此外發(fā)生高阻故障時，也會造成穿越性電流，將影響保護(hù)故障方向的判別。微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源(distributedgeneration，DG)多為逆變型電源，其故障特征不同于旋轉(zhuǎn)型電源，將影響基于正序故障分量的保護(hù)的動作性能。GB19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》對光伏電站應(yīng)該滿足的低電壓穿越作出要求：發(fā)生三相短路故障且并網(wǎng)點線電壓跌落至0時，仍能不脫網(wǎng)連續(xù)運行0.15s。此低電壓穿越時間遠(yuǎn)大于保護(hù)動作時間，即當(dāng)逆變電源上游線路段發(fā)生三相短路故障時，仍需要考慮光伏電站所提供的短路電流。以上諸多因素，使微電網(wǎng)的保護(hù)設(shè)計面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

為了解決以上運行特點給微電網(wǎng)保護(hù)帶來的問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。

現(xiàn)有技術(shù)中將微電網(wǎng)以母線為依據(jù)分割為若干個區(qū)域，取每個區(qū)域內(nèi)各饋線的正序故障分量電流，通過比較區(qū)域主饋線與各從饋線的正序故障分量電流相角差，確定故障區(qū)域。

現(xiàn)有技術(shù)中利用正序故障分量電流相角突變量方向，構(gòu)造了新型電流縱聯(lián)方向保護(hù)。

現(xiàn)有技術(shù)中采用了正序故障分量電流的搜索保護(hù)與差動保護(hù)相結(jié)合的綜合保護(hù)方案。

由于逆變型電源無法在正序故障分量網(wǎng)絡(luò)中等效為接地阻抗，利用故障分量的判別方法其可靠性有待研究，同時以上文獻(xiàn)均沒有針對微電網(wǎng)某些的故障情形如故障穿越性電流、高阻故障，進(jìn)行保護(hù)原理的適應(yīng)性分析。

現(xiàn)有技術(shù)中利用基于通信的網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)獲取各斷路器故障電流方向鎖定故障區(qū)域。此類保護(hù)需要通信的數(shù)據(jù)量較大，造價較高，當(dāng)通信系統(tǒng)故障時，導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)癱瘓。

總之，現(xiàn)有關(guān)于微電網(wǎng)保護(hù)的方法中，均沒有考慮到兩側(cè)短路電流的幅值差異與故障電流穿越現(xiàn)象對保護(hù)性能的影響，以及高阻故障時傳統(tǒng)保護(hù)方案靈敏度不足的問題。

相關(guān)閱讀：

發(fā)明專利︱基于雙逆變器群協(xié)調(diào)微電網(wǎng)供電電壓的方法