专利名称：一种动态自适应式双方向电流保护的实现方法
技术领域：
本发明属于新能源接入电力系统支撑技术领域，具体涉及一种动态自适应式双方向电流保护的实现方法。
背景技术：
近年来新能源发电经历了集中大规模发电的模式后，迅速向分布发电、就地消纳的方式发展。新能源分布电源、微电网以即插即用的方式接入配电网，给电力系统继电保护带来新的问题。新能源接入电力系统并网点的电流大小和方向具有不确定性，当微网内故障时，电网向微网送入的故障电流(假设为正方向)一般要比电力系统故障时微网送出的短路电流(假设为反方向)大数倍到数十倍。目前的保护按照短路电流和过电流倍数设定固定整定值，如果按照正方向短路设定整定值，在反方向短路时将使保护灵敏度不足；如果按照反方向整定，系统向微网输送负荷电流可能会超过整定值，引起保护误动。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种动态自适应式双方向电流保护的实现方法，解决新能源接入系统并网点由于间歇式电源所引起的电流方向不确定、两侧电源容量悬殊，引起常规保护失去选择性问题。本发明提供的一种动态自适应式双方向电流保护的实现方法，其改进之处在于，通过功率方向法确定电流方向，过电流保护设有正方向和反方向的两个整定值，在运行中，电流保护随电流方向动态自动适应整定值；所述方法以并网点电压为参考，根据电流相角确定其处于正方向区域或反方向区域内；若电流处于正方向区域内，则与正方向区域的继电保护整定值对比，超过所设定的正方向区域的继电保护整定值时，继电保护装置进行相应动作；当电流处于方反向区域内，则与反方向区域的继电保护整定值对比，超过所设定的反方向区域的继电保护整定值时，继电保护装置进行相应动作。其中，所述功率方向法确定电流方向以并网点电压为参考，实时计算电流与电压之间的相角。其中，所述正方向区域，其动作范围为-120° +60°。其中，所述反方向区域，其动作范围为+60° '240°。其中，所述两个区域均设有最大灵敏角，作为继电保护设定整定值的基准方向，其中正向区域,其最大灵敏角为-30° ；反向区域,其最大灵敏角为150°。其中，在设定区域的每一个边界上向最大灵敏角方向收缩15°，用于明确动作边界，防止误动作，则正向区域，其动作范围为-105° +45° ；
反向区域，其动作范围为+75° '225°。与现有技术比，本发明的有益效果为本发明根据配电网接入风电、太阳能后实际电流的大小和方向不稳定，设计出新的保护方法，克服了传统保护在此种状态下灵敏度不足或者误动作等不足之处。本发明根据实际情况，将保护区域范围限定的更清晰，使电网运行时更安全。本发明构思巧妙，方法简单有效，在新能源接入电力系统并网点已经获得应用，应用结果表明动态自适应式双方向电流保护对于间歇式、不稳定的分布发电或微电网接入电力系统是理想的保护方法。本发明为使用绿色电力、节能降损、减少碳排放提供了有效的技术支撑。
图1为本发明提供的并网点及故障点示意图；图2为本发明提供的正方向元件的动作区域；图3为本发明提供的反方向元件的动作区域；图4为本发明提供的实际方向元件的动作区域。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。本发明实施例动态自适应式双方向电流保护，应用于新能源接入电力系统，如图1所示。受间歇性能源影响，并网点断路器IQF流过的电流大小和方向不确定性。当微网内Kl点发生故障时，电网向微网送入的故障电流Ikl (假设为正方向)一般要比电力系统故障时微网送出的短路电流Ik2 (假设为反方向)大数倍到数十倍。传统的继电保护，一般按照短路电流和过电流倍数设定固定整定值。如果按照正方向短路电流Ikl设定整定值，在反方向短路时，由于Ik2远远小于Ikl，继电保护的灵敏度不足；如果按照反方向整定，由于电力系统向微网输送的负荷电流可能会超过保护整定值，这将引起保护误动作。本发明在现有技术的基础上，设计了一种动态自适应式双方向电流保护的实现方法，通过功率方向法确定电流方向；并将保护分别设定正、反两个方向的整定值；所述方法以并网点电压为参考，根据电流相角确定其处于正方向区域或反方向区域内自动适应整定值；即若电流处于正方向区域内，则与正方向区域的继电保护整定值对比，超过所设定的继电保护整定值时，继电保护装置进行相应动作；当电流处于方反向区域内，则与反方向区域的继电保护整定值对比，超过所设定的继电保护整定值时，继电保护装置进行相应动作。通过功率方向法确定电流方向即以并网点电压为参考，实时计算电流与电压之间的相角。其中，正方向区域，最大灵敏角为一 30°，动作范围为一 120° +60°，如图2所
/Jn ο其中，反方向区域，相间反方向元件的动作区域是正方向元件动作区的镜像，其最大灵敏角150° ,动作范围+60° 一 240° ,如图3所示。图中Φ1ηι表示最大灵敏角；两个箭头表示电流方向。为了电流保护有明确的动作边界，实际上保护动作区在每一个边界上向最大灵敏角方向收缩15°。相间正方向元件的实际动作区域最大灵敏角为一30°，动作范围为一105° + 45°。相间反方向元件的实际动作区域最大灵敏角150°，动作范围+75° 一 225°，实际方向元件的动作区域如图4所示。具体的，本实施例以某新能源接入系统实例说明。如图1所示，假定Kl点故障时，系统侧提供的短路电流Ikl为1860A;当K2点故障时，新能源发电侧提供短路电流Ik2为630A。若按传统过电流保护设定整定值，整定值按照1860A设定。当K2点故障时，由于Ik2<1860A,此时保护拒动，IQF不能跳闸；假若按照新能源发电侧短路电流630A设定整定值，则当系统向微电网传输功率大于这一整定值时，保护将会误动，引起并网点断路器IQF误跳闸。因此，本发明提出以动态自适应的方法，按照电流方向自动适应整定值的动作策略。即当正方向故障时，保护自动适应该方向的整定值1860A ;当反方向故障时，保护自动适应该方向的整定值630A。本发明构思巧妙，方法简单有效，在新能源接入电力系统并网点已经获得应用，应用结果表明动态自适应式双方向电流保护对于间歇式、不稳定的分布发电或微电网接入电力系统是理想的保护方法。本发明为使用绿色电力、节能降损、减少碳排放提供了有效的技术支撑。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种动态自适应式双方向电流保护的实现方法，其特征在于，通过功率方向法确定电流方向，过电流保护设有正方向和反方向的两个整定值，在运行中，电流保护随电流方向动态自动适应整定值；所述方法以并网点电压为参考，根据电流相角确定其处于正方向区域或反方向区域内；若电流处于正方向区域内，则与正方向区域的继电保护整定值对比，超过所设定的正方向区域的继电保护整定值时，继电保护装置进行相应动作；当电流处于方反向区域内，则与反方向区域的继电保护整定值对比，超过所设定的反方向区域的继电保护整定值时，继电保护装置进行相应动作。
2.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述功率方向法确定电流方向以并网点电压为参考，实时计算电流与电压之间的相角。
3.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述正方向区域，其动作范围为-120。 +60。。
4.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述反方向区域，其动作范围为+60° -240° 。
5.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述两个区域均设有最大灵敏角，作为继电保护设定整定值的基准方向，其中 正向区域，其最大灵敏角为-30° ； 反向区域，其最大灵敏角为150°。
6.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，在设定区域的每一个边界上向最大灵敏角方向收缩15°，用于明确动作边界，防止误动作，则 正向区域，其动作范围为-105° +45° ； 反向区域，其动作范围为+75° -225°。
全文摘要
本发明是一种动态自适应式双方向电流保护的实现方法，通过功率方向法确定电流方向，同时过电流保护设有正、反方向上的两个整定值；在运行中，电流保护随电流方向动态自动适应整定值；所述方法以并网点电压为参考，根据电流相角确定其处于正方向区域或反方向区域内；若电流处于正方向区域内，则与整定值对比，超过整定值时，继电保护装置进行相应动作；当电流处于方反向区域内，则与另个整定值对比，超过整定值时，继电保护装置进行相应动作。本发明构思巧妙，方法简单有效，在新能源接入电力系统并网点已经获得应用，应用结果表明动态自适应式双方向电流保护对于间歇式、不稳定的分布发电或微电网接入电力系统是理想的保护方法。
文档编号H02H7/26GK103001197SQ20121046508
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者吴鸣, 刘海涛, 盛万兴, 苏剑, 季宇, 李洋, 李魏宏, 顾欣欣 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司