分布式光伏并网区域保护方法_2

文档序号:8414732阅读:来源:国知局
装置上送自己生成的报文、并转送自己接到的报文;转至S2 ;
[0039]S2.最高级别和其余级别光伏并网接口装置分别根据自己接到的所有报文,记录直接和间接从属于本级的光伏并网接口装置、作为下发指令的依据(如DGl的光伏并网接口装置将DG2,DG3,DG4的光伏并网接口装置记录为直接和间接从属于本级);智能识别结束。
[0040]第二步、最高级别光伏并网接口装置经通讯单元接收外部电网调度站的指令,并经交换单元将该指令逐级下发至其余级别光伏并网接口装置;
[0041]各级别光伏并网接口装置的处理器分别进行判断:
[0042]当指令为指示当前分布式光伏电源并网时,当前分布式光伏电源的光伏并网接口装置控制相应第二开关保护器合闸,使当前分布式光伏电源与接入线路连接;
[0043]当指令为指示切除当前分布式光伏电源时,当前分布式光伏电源的光伏并网接口装置控制相应第二开关保护器断开,使当前分布式光伏电源被切除;
[0044]当指令为检修当前分布式光伏电源时,当前分布式光伏电源的光伏并网接口装置控制相应第二开关保护器断开、使当前分布式光伏电源被切除,同时当前分布式光伏电源的光伏并网接口装置通过交换单元向直接和间接从属于本级的光伏并网接口装置下发切除指令,收到切除指令的光伏并网接口装置控制与其连接的第二开关保护器断开、使相应分布式光伏电源被切除;
[0045]当未接到指令或指令与当前分布式光伏电源无关时,当前分布式光伏电源的光伏并网接口装置无动作;转至第三步。
[0046]第三步、光伏并网接口装置的监测单元监测上一级第一开关保护器的状态,当上一级第一开关保护器的状态为断开时,该光伏并网接口装置控制相应第二开关保护器断开、使相应分布式光伏电源被切除,同时该光伏并网接口装置通过交换单元向直接和间接从属于本级的光伏并网接口装置下发切除指令,收到切除指令的光伏并网接口装置控制与其连接的第二开关保护器断开、使相应分布式光伏电源被切除;
[0047]同时,光伏并网接口装置的监测单元还监测该光伏并网接口装置与相应第二开关保护器之间连接线路的状态,当状态为有故障时,该光伏并网接口装置控制相应第二开关保护器断开、使相应分布式光伏电源被切除;
[0048]具体而言,对于上一级第一开关保护器状态的监测动作时间按0.2秒级别进行配置;对于光伏并网接口装置与相应第二开关保护器之间连接线路状态的监测动作时间按O秒级别进行配置;对于光伏并网接口装置通过交换单元向直接和间接从属于本级的光伏并网接口装置下发切除指令直至相应分布式光伏电源被切除的动作时间为0.2 — 0.5秒。此夕卜,光伏并网接口装置采用距离保护装置进行监测。
[0049]第四步、判断是否继续保护,若是则转至第二步,若否则保护方法结束。
[0050]如图2所示,本实施例的光伏并网接口装置中,处理器包括相互通信连接的DSP和CPU,DSP分别与监测单元、交换单元通信连接,CPU分别与通讯单元、交换单元、装置接口单元(也即串口扩展模块)通信连接。
[0051]监测单元包括分别与DSP通信连接的交流量采集子单元、电能质量监测子单元、保护逻辑判断子单元、测控子单元、报告录波存储子单元、时钟管理对时子单元、开入开出子单元、电池管理子单元。
[0052]通讯单元包括以太网接口和/或GPRS通讯模块。上行接口和下行接口分别为以太网接口。
[0053]本实施例技术方案的主要研宄过程以及其他的重要优势如下:
[0054]先根据分布式光伏电源(DG)接入数量和电网结构分析保护动作特性。
[0055]1.单个DG并网后的故障特性及保护动作分析
[0056]如图3所示的35kV/10kV系统中,在分布式光伏电源DGl接入电网后,假设光伏电源在故障发生前后可等效为恒功率模型,即故障后容量假定与故障时刻前的相同。
[0057]当F2处发生故障时,则K2保护器感受到由系统侧电源和光伏电源共同提供的故障电流,且随着光伏电源DGl容量的增大而增大,同时Kl保护器仅感受到系统侧电源提供的故障电流,由于光伏电源DGl的分流作用,使流过Kl保护器的故障电流小于未接光伏电源DGl时的值。与DGl并网前相比,光伏电源DGl助增了 K2保护器感受到的故障电流,削弱了 Kl保护器感受到的故障电流。使K2保护器的灵敏性增加、保护范围增大。而使Kl保护器的保护范围减小,甚至有可能失去作为下游相邻线路后备保护的作用。
[0058]当Fl处发生故障时,Kl保护器进行断开动作以切除故障,虽然系统侧不再向Fl处提供故障电流,但光伏电源DGl会继续提供故障电流,使得电弧不能立即熄灭,同时DGl变为孤岛运行。
[0059]当F3处发生故障时,K5保护器感受到由系统侧电源和DGl提供的故障电流,当其值大于不接光伏电源DGl前的保护整定值,K5保护器的灵敏性提高;而光伏电源DGl提供的短路电流流过Kl保护器,当光伏电源DGl容量较大时,反向电流可能会超过电流速断保护整定值,使Kl保护器误动作。
[0060]2.针对大量DG并网后出现故障的理想保护动作设想
[0061]由之前的分析可见,仅采用现有保护器无法解决分布式光伏并网后带来的一系列问题,并且传统的三段式电流保护不适合分布式光伏电源并网处的保护需求。
[0062]申请人在深入实践研宄后做出如下设想,实现快速切除近端故障的主保护、延时切除并网DG的后备保护:
[0063]如图4所示,在电网中接入大量DG。
[0064]Fl处故障时,Kl保护器动作,将Kl断开。K3保护器动作,将DGl从电网断开。同时,DGl处的保护装置需要通过发信,将DG2,DG3,DG4从电网中断开,以免形成孤岛运行。
[0065]F2处故障时,K2保护器动作,将K2断开,同时K5保护器动作,将DG2从电网断开,同时DGl不受F2处影响,K3保护器不动作。故障切除后,DGl可以正常运行,而DG3,DG4将形成孤岛运行,需要将他们从电网中断开。
[0066]若K2拒动,则应由其上级Kl保护器进行断开动作以切除故障,且此时K3保护器和K5保护器动作,将DGl和DG2切除,DG3和DG4形成孤岛后,退出运行。
[0067]F3处故障时,与之前分析的F2处故障情况类似。
[0068]3.具体实现方案
[0069]对于主保护的分析:现有的分布式DG大部分采用逆变器接口,逆变器出于对其中开关元件的保护,会在发生短路的瞬间对开关元件进行控制,抑制其短路电流。逆变型分布式光伏电源短路电流一般不超过2倍左右的额定电流。逆变器接口的DG对短路电流的限制使得建立在故障电流绝对值上的保护方法失效,因此考虑采用距离保护装置作为主保护。
[0070]对于后备保护分析:本方法中设计的区域后备保护必须要通过通讯来完成其动作逻辑,其特点为实时性要求不高,通常快于II段定值即可,从技术指标上看是500ms以内。
[0071]申请人在进一步地深入实践研宄后,得出了前述的本实施例保护方法:根据前述设想,先对现有光伏并网接口装置的结构进行优化,再在此基础上设计切实可行的保护方法,最终实现含有主保护与区域后备保护的双保护方式。
[0072]具体而言,如图1所示,Linel上距离最远的DG4的光伏并网接口装置交换单元通过以太网与DG3的光伏并网接口装置交换单元连接,再从DG3的光伏并网接口装置交换单元上接到DG2的光伏并网接口装置交换单元上,再接到DGl的光伏并网接口装置交换单元上,再由DGl的光伏并网接口装置通讯单元接入区域分布式光伏电源调度集控中心(也即外部电网调度站)。
[0073]利用前述的智能识别步骤,每个DG的光伏并网接口装置可以获知下级有哪几个DG直接和间接从属于本级,例如DG2的光伏并网接口装置可智能记录DG3和DG4在它的下级。
[0074]之后,当Fl点发生故障时,Kl保护器动作断开,随后DGl的光伏并网接口装置先通过控制K3保护器断开使DGl被切除,然后发指令给DG2,DG3和DG4,最终将Linel上的所有分布式并网电源切除。
[0075]当F2点发生故障时,K2保护器动作断开,随后DG2的光伏并网接口装置先通过控制K5保护器断开使DG2被切除,然后发指令给DG3和DG4,最终将DG3和DG4也从电网中切除。DGl不受影响依然并网运行。
[0076]当F3点发生故障时,K4保护器动作断开,随后DG3的光伏并网接口装置先通过控制K7保护器断开使DG3被切除,然后发指令给DG4,最终将DG4从电网中切除。DGl和DG2不受影响依然并网运行。
[0077]4.本实施例技术方案在重合闸投入方面的优势
[0078]35kV/10kV系统中瞬时故障出现的频率最多,有8
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