一种配电网的类雷达保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分布式电源接入配电网保护领域，尤其是一种配电网的类雷达保护方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着环境问题的日益严峻，各国纷纷将未来能源的发展寄托于新能源发 电技术。由于分布式电源容量和接入位置的不确定性，配电网潮流方向也由定向变化成了 非定向，这给传统基于定值整定的保护带来了困难，同时，基于辐射状网络的传统配电网对 于靠近电源测的保护在时限方面可能由于过长而无法及时切除故障，如何在分布式电源接 入的配电网中保障保护快速可靠的动作，具有重要的应用研究价值。
[0003]在以往的方法，例如采用电流综合幅值的比较方法，将故障范围缩小到一个较小 的区域，然后利用该区域内各线路电流间的相位关系对故障线段进行定位，但是该方法对 于含有分布式电源或双侧电源的网络的定位效率太低，甚至会得出错误的结果。加装功率 方向元件虽然能很好地解决由于潮流的双向流动所引起的保护选择性问题，但同时需安装 电压互感器和相应的功率方向计算模块，加大了保护算法的难度。根据系统的运行方式和 网络的拓扑结构，对保护背侧网络进行等值变换，该方法为传统电流保护的改进，理论上可 实现对系统的在线整定值计算，但没考虑到网络中各DG接入的不确定性，保护的实时性得 不到保障。因此，为避免电力系统发生大规模停电事故，必须建立一种更全面更可靠的的方 法保障保护快速可靠的动作，从而保证系统更加安全稳定的运行。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种配电网的类雷达保护方法，可以解决网络 中各DG接入的不确定性，保护的实时性得不到保障的问题，能够更加准确的判断系统的故 障部分，进而使保护快速可靠的动作，保证系统安全稳定运行。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种配电网的类雷达保护方 法，该方法包括以下步骤：
[0006] 1)分析配电网系统的拓扑结构，包括节点的数目，各节点的电流流向；
[0007] 2)对所述的拓扑结构进行分级处理，然后按层级划分出各搜索面；
[0008] 3)对配电网系统的各搜索面按层级进行纵向搜索，每一级对应一个搜索面，与该 搜索面相交的本线路层电流做相量和运算得到该搜索面的集面电流，然后计算不同搜索面 之间的集电流变化值，根据集电流变化值来找出故障所在的线路层；
[0009] 4)对该故障所在的线路层中的各支线线路的电流做横向搜索计算，进一步定位故 障所在的线路，最终切除故障线路；
[0010] 从而完成对配电网的类雷达保护。
[0011] 步骤2)中，所述的搜索面中，配电网与主网并列时，网络呈现的是树状型；若配电 网离网，网络中各分布式电源共同承担网络中的负荷，为方便划分搜索面，此时配电网仍然 可被视为树状型，从而方便对该网络进行层级划分。
[0012] 步骤3)中，相邻两搜索面所交的线路电流矢量组成一个割集，该割集内电流矢量 和就称为集面电流，依据电流的基尔霍夫定律，两搜索面之间的联结线分别处在正常和故 障的状态时，两搜索面上各自的电流和将具有较大的差异，根据该差异即可判断出两搜索 面之间是否存在故障。
[0013] 步骤3)中，判断相邻两搜索面之间是否存在故障的过程如下：从第一搜索面到第 二搜索面，两搜索面集面电流计算分别为：
[0016] 对式(1)和式(2)做差运算，并取其幅值为：
[0017] M=jI11-!1 \ (3)
[0018]将该值称为集面电流变化值，很显然，当线路1^-3上无故障时，根据电流的基尔霍 夫定律，必然有14 = 17+Is，由公式(3)可算得集面电流变化值为零，从而判断无故障发生。而 当线路Lh上发生故障后，算得AI=If，由于搜索面I与搜索面II之间有两条支线1^-2和 Lh，可转向做下一步横向支线搜索。
[0019] 步骤4)中，支线搜索过程如下：
[0020] 4-1)搜索线路1^-2,根据公式(3)可算得搜索面1(1)的集面电流变化值为 I5+I6-I21；
[0021] 4-2)搜索线路1^-3,这时可算出搜索面1(2)的集面电流变化值为ΔΙΙ(2)= |I5+I6-I2 =If。比较ΔΙΙ(1)和ΔΙΙ(2)，则较大者所对应的线路即为故障线路;一般线路发生故障后， If都较大，从而最后判定出故障线路为支线Li-3。
[0022] 还需设定一个门槛值Iset;配电网中，门槛值可根据线路上流过的最大负荷定流来 选定，
[0025] 其中，Krel------可靠系数
[0026]iL.max 线路正常运彳丁时的最大负荷电流
[0027]ΔΙ1-------搜索面为i的集面电流变化值
[0028] 因此，在找出最大集面电流变化值后，必须进一步将该值与门槛值做一个比较，只 有在集面电流同时满足式(5)中的两个条件，才能推出该线路上确有故障发生。
[0029] 本发明提供的一种配电网的类雷达保护方法，借助于传统军用雷达的思路在空间 上对配电网进行线路层级划分，每一级对应一个搜索面，与该搜索面相交的本线路层电流 做相量和运算得到该搜索面的集面电流，然后计算不同搜索面之间的集电流变化值，根据 集电流变化值来找出故障所在的线路层。然后对该线路层中的各干线电流做横向搜索计 算，进一步定位故障所在的线路，可以解决网络中各DG接入的不确定性，保护的实时性得不 到保障的问题，能够更加准确的判断系统的故障部分，进而使保护快速可靠的动作，保证系 统安全稳定运行。
[0030]本保护方法对于有双端供电或分布式电源接入的配电网具有良好的应用效果，但 是对于发生在终端线路的故障却存在固有的缺陷，尽管如此，依靠各终端线路自身的电流 保护依然可以达到切除故障的目的。
[0031]随着DG大规模地接入配电网，终端线路的电流保护效果将会更加明显，这对类雷 达保护起到了很好的补充作用。同时，同步测量与控制技术的应用，类雷达保护相对于传统 保护的优势将更加突出。
【附图说明】
[0032]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
[0033]图1为本发明方法流程示意图；
[0034]图2为本发明实施例一步骤2)对配电网的搜索面划分的示意图；
[0035]图3为本发明实施例一步骤3)对整个配电网相邻两搜索面进行纵向搜索的示意 图；
[0036]图4为对本发明实施例一步骤4)该故障所在的线路层中的各支线线路的电流做横 向搜索的示意图；
[0037]图5为本发明实施例二采用本发明方法的仿真案例纵向三搜索面的电流变化对比 图；
[0038]图6为本发明实施例二采用本发明方法的仿真案例横向三搜索面的电流变化对比 图。
【具体实施方式】[0039]实施例一
[0040]如图1所示，一种配电网的类雷达保护方法，该方法包括以下步骤：
[0041] 1)分析配电网系统的拓扑结构，包括节点的数目，各节点的电流流向；
[0042] 2)对所述的拓扑结构进行分级处理，然后按层级划分出各搜索面；
[0043] 3)对配电网系统的各搜索面按层级进行纵向搜索，每一级对应一个搜索面，与该 搜索面相交的本线路层电流做相量和运算得到该搜索面的集面电流，然后计算不同搜索面 之间的集电流变化值，根据集电流变化值来找出故障所在的线路层；
[0044] 4)对该故障所在的线路层中的各支线线路的电流做横向搜索计算，进一步定位故 障所在的线路，最终切除故障线路；
[0045] 从而完成对配电网的类雷达保护。
[0046] 步骤2)中，所述的搜索面中，配电网与主网并列时，网络呈现的是树状型；若配电 网离网，网络中各分布式电源共同承担网络中的负荷，为方便划分搜索面，此时配电网仍然 可被视为树状型，从而方便对该网络进行层级划分，如图2所示，从PCC出发，PCC所在主干线 为第一级，与主干线相连的母线分出的各支线为第二级，同一级中支线分出两条或两条以 上线路为下一级线路，如此进行下去。每增加一条分支，线路级数便会增加一级，同一级线 路中所