专利名称：一种适用于智能配电网的电流差动保护方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于智能配电网的电流差动保护方法，属于配电网保护技术领 域和智能配电网技术领域。
背景技术：
智能配电网(SDG)是智能电网(SG)的重要组成部分，智能电网与传统电网的区 别在配电网上表现地更为明显。现有配电网的智能化和自动化水平程度远低于输电网，因 此配电网智能化是建设智能电网的重要环节。由于智能配电网中存在大量的分布式电源 (DG)，DG接入配电网之后，配电网将不再是纯粹的单电源、辐射型供电网络，若系统发生故 障，短路电流的大小、流向和分布等都会受DG的影响，传统的三段式电流保护已无法满足 智能配电网对保护的要求。电流差动保护因为其具有简单可靠和动作速度快且不受电力系统振荡影响等优 点，而被广泛应用于输电网。随着光纤以太网和智能配电终端(IDT)在智能配电网中的成 功应用，电流差动保护必将成为智能配电网的最理想保护方法。但是传统的电流差动保护 需要在线路两侧均安装断路器和保护装置，无疑大大增加了智能配电网的成本。为此，需要 在现有配电网结构基础上，通过对传统电流差动保护进行改进，实现智能配电网的保护。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统电流差动保护不能应用于现有配电网的缺点，提出 了 一种适用于智能配电网的电流差动保护方法，该方法通过本地Agent与上、下游Agent的 信息交互，利用流经本地开关的电流相量与流经下游所有开关的电流相量和构建差动量和 制动量，通过比较大小实现对智能配电网的继电保护。本发明采用的电流差动保护方法包括下列步骤一种适用于智能配电网的电流差动保护方法，在智能配电网的每个开关处均装设 电流互感器和智能配电终端，每个智能终端作为一个Agent，各Agent之间通过光纤以太 网互联，规定所有电流的正方向为系统电源指向线路末端的方向；通过Agent自动检测通 信网络的工作状态，确定是否投入电流差动保护；当通信网络工作不正常时，采用传统的三 段式电流保护；当通信网络工作正常时，投入电流差动保护，并将其作为主保护；Agent通 过检测到的本地开关电流和下游Agent传输过来的下游开关电流，计算差动电流和制动电 流，确定保护是否动作；过电流保护为近后备保护，上游Agent的保护为本地的远后备保 护；最末端Agent处的保护不采用差动保护，而是采用常规的过电流保护。所述各Agent间进行信息交互，各Agent均可接收其他Agent发出的跳间命令，若 本Agent允许实现直跳命令，则执行跳闸命令；若不允许，则不执行跳闸命令。当本地保护动作后，本地Agent自动向下游分布式电源处的Agent发直跳闸命令， 切除分布式电源；对于瞬时性故障，则根据设定直接快速重合闸或检同期三相一次重合闸。计算差动电流和制动电流时，在Agent中分别计算出本地开关的电流相量与下游各开关电流相量之和的相量差和相量和，并将其模分别作为差动电流和制动电流，然后根
据判据之,-i乙-Kz Im+tL ^o 'KL-TL M确定是否发生了内部故障；若为内部故障，
/=1 /=1 /=1
且开关为断路器，则跳开断路器，并通过通信网络向下游Agent发出跳闸信号跳开下游断 路器；若本地开关不具有分断短路电流的能力，则通过通信网络向上游Agent发出跳闸信 号，跳开上游断路器；若下游开关不具有分断故障电流的能力，则下游Agent通过通信网络 向其下游的Agent发送跳闸信号。为了实现各Agent间的通信，应对各Agent的地址进行编码，该地址编码中不仅包 含区分不同Agent的地址信息，而且包含Agent间的关系信息，即一个Agent根据其地址编 码识别出其上游Agent和下游Agent，从而可以实现与上、下游Agent的信息交互。所述智能终端由结构分为四层1/0层、计算层、决策层和通讯层，实现电流信号 采集、开关动作控制、保护计算和数据通信功能；其中I/O层包括数据采集模块和执行模 块，两者与线路和电气设备连接；数据采集模块将采集的到的线路和电气设备信号送入计 算层的保护计算模块和预处理模块，保护计算模块与执行模块连接；预处理模块则与决策 层的数据库连接，数据库与协调模块双向通信，协调模块与通讯层的通信模块双向通信，同 时决策层还设有监控模块和保护模块，分别于协调模块双向通信；通信模块则与其他智能 终端和用户通信；协调模块与执行模块通信。本发明在智能配电网的每个开关处均装设电 流互感器和智能配电终端，每个智能终端看作一个Agent，各Agent之间通过光纤以太网互 联。Agent自动检测通信网络的工作状态，确定是否投入电流差动保护。当通信网络工作不 正常时，采用传统的三段式电流保护；当通信网络工作正常时，投入电流差动保护，并将其 作为主保护。在该电流差动保护方法中，规定电流的正方向为系统电源指向线路末端的方 向，Agent通过检测到的本地开关的电流相量和下游Agent传输过来的各下游开关的电流 相量，计算差动电流和制动电流，与设定的差动门槛定值进行比较，确定保护是否动作。过 电流保护作为近后备保护，上游Agent的过电流保护作为本地保护的远后备保护。本发明还支持命令直接跳闸功能，可以通过Agent间的信息交互，接收其他Agent 发出的跳闸命令实现直接跳闸。通过该功能不仅可以实现线路一侧断路器跳闸后给另一侧 保护发直跳命令，跳开线路另一侧断路器，实现线路的故障隔离；而且该功能还可以在故障 后自动切除下游分布式电源，即当保护动作后，自动向下游分布式电源处的Agent发送跳 闸命令，切除分布式电源。本发明设置了自动重合闸功能用来切除瞬时性故障，若重合于永久性故障，则重 合闸后加速保护跳闸。本发明中Agent的结构分为四层1/0层、计算层、决策层和通讯层，实现电流信号 采集、开关动作控制、保护计算和数据通信等功能。本发明的有益效果是它支持命令直接跳闸功能，Agent可以接收其他Agent发出 的远跳信号实现直接跳闸。配置了灵活的三相一次自动重合闸功能用来切除瞬时性故障， 可以实现直接快速重合间或检同期重合间。该保护配置灵活，能够很好地适应智能配电网。
图1为本发明电流差动保护方法的程序流程权利要求
一种适用于智能配电网的电流差动保护方法，其特征是，在智能配电网的每个开关处均装设电流互感器和智能配电终端，每个智能终端作为一个Agent，各Agent之间通过光纤以太网互联，规定所有电流的正方向为系统电源指向线路末端的方向；通过Agent自动检测通信网络的工作状态，确定是否投入电流差动保护；当通信网络工作不正常时，采用传统的三段式电流保护；当通信网络工作正常时，投入电流差动保护，并将其作为主保护；Agent通过检测到的本地开关电流和下游Agent传输过来的下游开关电流，计算差动电流和制动电流，确定保护是否动作；过电流保护为近后备保护，上游Agent的保护为本地的远后备保护；最末端Agent处的保护不采用差动保护，而是采用常规的过电流保护。
2.如权利要求1所述的适用于智能配电网的电流差动保护方法，其特征是，所述各 Agent间进行信息交互，各Agent均可接收其他Agent发出的跳闸命令，若本Agent允许实 现直跳命令，则执行跳间命令；若不允许，则不执行跳间命令。
3.如权利要求1所述的适用于智能配电网的电流差动保护方法，其特征是，当本地保 护动作后，本地Agent自动向下游分布式电源处的Agent发直跳闸命令，切除分布式电源； 对于瞬时性故障，则根据设定直接快速重合闸或检同期三相一次重合闸。
4.如权利要求1所述的适用于智能配电网的电流差动保护方法，其特征是，计算 差动电流和制动电流时，在Agent中分别计算出本地开关的电流相量与下游各开关电 流相量之和的相量差和相量和，并将其模分别作为差动电流和制动电流，然后根据判据L-iL -κζ L+iL >/ ,RL-tL ^。确定是否发生了内部故障；若为内部故障，且开关/=1 /=1 /=1为断路器，则跳开断路器，并通过通信网络向下游Agent发出跳闸信号跳开下游断路器；若 本地开关不具有分断短路电流的能力，则通过通信网络向上游Agent发出跳闸信号，跳开 上游断路器；若下游开关不具有分断故障电流的能力，则下游Agent通过通信网络向其下 游的Agent发送跳闸信号。
5.如权利要求2所述的适用于智能配电网的电流差动保护方法，其特征是，为了实现 各Agent间的通信，应对各Agent的地址进行编码，该地址编码中不仅包含区分不同Agent 的地址信息，而且包含Agent间的关系信息，即一个Agent根据其地址编码识别出其上游 Agent和下游Agent，从而可以实现与上、下游Agent的信息交互。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的适用于智能配电网的电流差动保护方法，其 特征是，所述智能终端由结构分为四层1/0层、计算层、决策层和通讯层，实现电流信号采 集、开关动作控制、保护计算和数据通信功能；其中I/O层包括数据采集模块和执行模块， 两者与线路和电气设备连接；数据采集模块将采集的到的线路和电气设备信号送入计算层 的保护计算模块和预处理模块，保护计算模块与执行模块连接；预处理模块则与决策层的 数据库连接，数据库与协调模块双向通信，协调模块与通讯层的通信模块双向通信，同时决 策层还设有监控模块和保护模块，分别于协调模块双向通信；通信模块则与其他智能终端 和用户通信；协调模块与执行模块通信。全文摘要
本发明涉及一种适用于智能配电网的电流差动保护方法，它在智能配电网的每个开关处均装设电流互感器和智能配电终端，每个智能终端作为一个Agent，各Agent之间通过光纤以太网互联，规定所有电流的正方向为系统电源指向线路末端的方向；通过Agent自动检测通信网络的工作状态，确定是否投入电流差动保护；当通信网络工作不正常时，采用传统的三段式电流保护；当通信网络工作正常时，投入电流差动保护，并将其作为主保护；Agent通过检测到的本地开关电流和下游Agent传输过来的下游开关电流，计算差动电流和制动电流，确定保护是否动作；过电流保护为近后备保护，上游Agent的保护为本地的远后备保护。
文档编号H02H7/28GK101938117SQ201010507149
公开日2011年1月5日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者刘凯, 吴远波, 庞清乐, 杜强, 赵强, 高厚磊 申请人:山东大学;山东电力集团公司莱芜供电公司