一种基于微电网短路电流的保护装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于微电网短路电流的保护装置，包括微电网及短路电流保护电路，其特征在于：在短路电流保护电路设有方向性电流保护单元，所述方向性电流保护单元设置在易产生动作的保护节点，主要由功率方向闭锁元件构成，用于消除电流速断保护单元中双侧电源或多侧电源电流保护的无选择动作，该功率方向闭锁元件在短路电流方向由母线流向线路时动作，开放电流保护；当短路电流方向由线路流向母线时不动作，闭锁电流保护，构成方向性电流保护，即形成改进电流保护。本实用新型从微电网规划设计的角度，通过在微电网的节点处增设方向性电流保护，使线路各处改进的电流保护以及零序电流保护的保护整定定值符合设计规范，具有结构简单、适用范围广等有益效果。
【专利说明】—种基于微电网短路电流的保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于微电网短路电流的保护装置。属于电力系统的微电网电流保护【技术领域】。
【背景技术】
[0002]微电网是由分布式电源、负荷和输配电系统构成的，可以独立运行或者与大电网并网运行的，具有对内部电源和负荷协调优化控制功能的微型电力系统。由于其具有多分布式电源，不同类型的分布式电源提供的短路电流的能力与其控制策略有关，分布式电源对短路电流的不同贡献使得保护整定计算更为复杂，微电网的独有特点决定了其保护技术与传统配电网保护有着极大不同。目前国内外关于微电网的保护技术的研究处于起步阶段，而传统保护整定计算不适用微电网的保护。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的，是为了克服现有技术的不足，提供一种基于微电网短路电流的保护装置，该装置从微电网规划设计的角度，结合微电网的各分布式电源的特点，对微电网的电流保护及零序电流保护进行改进。
[0004]本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0005]一种基于微电网短路电流的保护装置，包括微电网及短路电流保护电路，该短路电流保护电路包括若干电流速断保护单元、分别设置在各分布式电源节点处，其特征在于:在短路电流保护电路设有方向性电流保护单元，所述方向性电流保护单元设置在易产生动作的保护节点，主要由功率方向闭锁元件构成，用于消除电流速断保护单元中双侧电源或多侧电源电流保护的无选择动作，该功率方向闭锁元件在短路电流方向由母线流向线路时动作，开放电流保护；当短路电流方向由线路流向母线时不动作，闭锁电流保护，构成方向性电流保护，即形成改进电流保护。
[0006]本实用新型的目的还可以通过采取如下技术方案达到:
[0007]进一步地，在短路电流保护电路中设有零序电流保护单元，该零序电流保护单元包括零序电流I段速断保护、零序电流II段保护和零序电流III段保护；零序电流I段速断保护具有躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时出现的最大零序电流保护结构或躲开断路器三相出头不同时合闸时出现的最大零序电流保护结构；零序电流II段保护具有相间短路限时电流速断保护结构，其启动电流首先考虑与下级线路的零序电流速断保护范围的末端相配合，并带有高出一个At的时限，以保证动作的选择性；零序电流III段保护经电阻接地故障和相邻元件故障的后备保护，在躲过本线路末端变压器其他各侧不相短路最大不平衡电流的前提下，力争满足相邻线路末端故障时的灵敏系数要求。
[0008]进一步地，短路电流保护电路设置的若干电流速断保护单元，包括过流保护I段回路和过流保护II段回路；过流保护I段回路采用双侧供电系统的电流速断保护电路结构，过流保护II段回路采用分布式电源接入后的限时电流速断保护电路结构，用于双侧电源网络中的限时电流速断保护，与下一级保护的电流速断相配合。
[0009]进一步地，所述功率方向闭锁元件由功率方向继电器构成，所述短路电流保护电路包括电流继电器和时间继电器，以电流继电器为主要部件构成过流保护I段回路，以时间继电器为主要部件构成过流保护II段回路；由功率方向继电器、电流继电器、时间继电器组成微电网短路电流保护联动电路结构，即只有功率方向闭锁元件和电流元件都动作以后，才能去启动时间元件，再经过预定的延时动作后动作于跳闸。
[0010]进一步地，所述功率方向继电器是用以判别功率方向或测定电流、电压间相位角的继电器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取决于保护安装处电流、电压之间的相位关系。由于功率方向继电器主要反应于加入继电器中电流和电压之间的相位而工作，因此用相位比较方式来实现最为简单。
[0011]本实用新型具有如下的有益效果:
[0012]1、本实用新型在短路电流保护电路设有方向性电流保护单元，所述方向性电流保护单元设置在易产生动作的保护节点，主要由功率方向闭锁元件构成，用于消除电流速断保护单元中双侧电源或多侧电源电流保护的无选择动作，因此，具有短路过流反应快，对微电网实施多点全方位过流保护保护以确保并网安全的有益效果。
[0013]2、本实用新型从微电网规划设计的角度，通过在微电网的节点处增设方向性电流保护，使线路各处改进的电流保护以及零序电流保护的保护整定定值符合设计规范，具有结构简单、适用范围广等有益效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型涉及的双侧电源线路电流速断保护单元示意图。
[0015]图2为本实用新型涉及的双侧电源网络接线及保护动作方向示意图。
[0016]图3为本实用新型涉及的带方向过电流保护的单相原理接线图。
[0017]图4应用本实用新型的某海岛微电网的接线图。
[0018]图5应用节点导纳矩阵计算短路电流的原理框图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0020]具体实施例1:
[0021]参照图1-图4，本实施例包括微电网及短路电流保护电路，该短路电流保护电路包括若干电流速断保护单元、分别设置在各分布式电源节点处，在短路电流保护电路中设有方向性电流保护单元，所述方向性电流保护单元设置在易产生动作的保护节点，主要由功率方向闭锁元件构成，用于消除电流速断保护单元中双侧电源或多侧电源电流保护的无选择动作，该功率方向闭锁元件在短路电流方向由母线流向线路时动作，开放电流保护；当短路电流方向由线路流向母线时不动作，闭锁电流保护，构成方向性电流保护，即形成改进电流保护。
[0022]本实施例中:
[0023]在短路电流保护电路中设有零序电流保护单元，该零序电流保护单元包括零序电流I段速断保护、零序电流II段保护和零序电流III段保护；零序电流I段速断保护具有躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时出现的最大零序电流保护结构或躲开断路器三相出头不同时合闸时出现的最大零序电流保护结构；零序电流II段保护具有相间短路限时电流速断保护结构，其启动电流首先考虑与下级线路的零序电流速断保护范围的末端相配合，并带有高出一个At的时限，以保证动作的选择性；零序电流III段保护经电阻接地故障和相邻元件故障的后备保护，在躲过本线路末端变压器其他各侧不相短路最大不平衡电流的前提下，满足相邻线路末端故障时的灵敏系数要求。
[0024]短路电流保护电路设置的若干电流速断保护单元，包括过流保护I段回路和过流保护II段回路；过流保护I段回路采用双侧供电系统的电流速断保护电路结构，过流保护II段回路采用分布式电源接入后的限时电流速断保护电路结构，用于双侧电源网络中的限时电流速断保护，与下一级保护的电流速断相配合。
[0025]所述功率方向闭锁元件由功率方向继电器构成，所述短路电流保护电路包括电流继电器和时间继电器，以电流继电器为主要部件构成过流保护I段回路，以时间继电器为主要部件构成过流保护II段回路；由功率方向继电器、电流继电器、时间继电器组成微电网短路电流保护联动电路结构，即只有功率方向闭锁元件和电流元件都动作以后，才能去启动时间元件，再经过预定的延时动作后动作于跳闸。
[0026]所述功率方向继电器是用以判别功率方向或测定电流、电压间相位角的继电器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取决于保护安装处电流、电压之间的相位关系。由于功率方向继电器主要反应于加入继电器中电流和电压之间的相位而工作，因此用相位比较方式来实现最为简单。
[0027]所述功率方向闭锁元件即功率方向继电器，所述保护装置包括电流元件电流继电器和时间元件即时间继电器，功率方向闭锁元件和电流元件都动作以后，才能去启动时间元件，再经过预定的延时动作后动作于跳闸。
[0028]所述功率方向继电器是用以判别功率方向或测定电流、电压间相位角的继电器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取决于保护安装处电流、电压之间的相位关系，由于功率方向继电器主要反应于加入继电器中电流和电压之间的相位而工作，因此用相位比较方式来实现最为简单。
[0029]参照图5，通过短路电流计算模块的循环计算来自动配置微电网的改进电流保护以及零序电流保护，循环次数由微电网的节点数N和支路数B决定，短路电流计算方案采用现有节点导纳矩阵计算短路电流计算方案，该算法可以运用到微电网规划软件，用于微电网的保护配置及整定计算。
[0030]下面是某海岛微网采用本实用新型进行的保护自动配置方案。
[0031]该海岛微电网的电路接线结构如图4所示，从该海岛模型中看出，除1—2，3—2线路外，其余线路均为双电源供电，因此在配置后备保护时根据单侧电源线路的相电流保护不应经功率方向闭锁元件控制的原则，对上述两条线路的保护不加功率方向闭锁元件，仅按普通线路在电源侧添加保护装置。对于其他双电源线路，为保证故障的可靠切除，需在线路两侧都装设保护装置，并通过功率方向闭锁元件来实现继电保护装置的选择性动作。如图4中小方框的位置表示设有保护装置和功率方向闭锁元件，以功率方向从母线流线路为正向，即功率方向为正为启动保护的条件之一。如图4中小圆圈的位置表示设有保护装置，当没设功率方向闭锁元件，仅通过合适的各段整定值来实现保护装置的选择性动作，切除故障。通过上述保护配置方案，该微网中所有线路出现故障均可可靠切除。
[0032]该微电网的改进电流I段保护的整定计算结果如表1所示，改进电流II段保护的整定计算结果如表2所示，零序电流I段的整定计算结果如表3所示，零序电流II段保护整定计算结果如表4所示，零序电流III段保护整定计算结果如表5所示。
[0033]表1:改进电流I段保护的整定计算结果
[0034]
【权利要求】
1.一种基于微电网短路电流的保护装置，包括微电网及短路电路保护电路，该短路电流保护电路包括若干电流速断保护单元、分别设置在各分布式电源节点处，其特征在于:在短路电流保护电路中设有方向性电流保护单元，所述方向性电流保护单元设置在易产生动作的保护节点，主要由功率方向闭锁元件构成，用于消除电流速断保护单元中双侧电源或多侧电源电流保护的无选择动作，该功率方向闭锁元件在短路电流方向由母线流向线路时动作，开放电流保护；当短路电流方向由线路流向母线时不动作，闭锁电流保护，构成方向性电流保护，即形成改进电流保护。
2.根据权利要求1所述的一种基于微电网短路电流的保护装置，其特征在于:在短路电流保护电路中设有零序电流保护单元，该零序电流保护单元包括零序电流I段速断保护、零序电流II段保护和零序电流III段保护；零序电流I段速断保护具有躲开下级线路出口处单相或两相接地短路时出现的最大零序电流保护结构或躲开断路器三相出头不同时合闸时出现的最大零序电流保护结构；零序电流II段保护具有相间短路限时电流速断保护结构，其启动电流首先考虑与下级线路的零序电流速断保护范围的末端相配合，并带有高出一个At的时限，以保证动作的选择性；零序电流III段保护经电阻接地故障和相邻元件故障的后备保护，在躲过本线路末端变压器其他各侧不相短路最大不平衡电流的前提下，力争满足相邻线路末端故障时的灵敏系数要求。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于微电网短路电流的保护装置，其特征在于:短路电流保护电路设置的若干电流速断保护单元，包括过流保护I段回路和过流保护II段回路；过流保护I段回路采用双侧供电系统的电流速断保护电路结构，过流保护II段回路采用分布式电源接入后的限时电流速断保护电路结构，用于双侧电源网络中的限时电流速断保护，与下一级保护的电流速断相配合。
4.根据权利要求3所述的一种基于微电网短路电流的保护装置，其特征在于:所述功率方向闭锁元件由功率方向继电器构成，所述短路电流保护电路包括电流继电器和时间继电器，以电流继电器为主要部件构成过流保护I段回路，以时间继电器为主要部件构成过流保护II段回路；由功率方向继电器、电流继电器、时间继电器组成微电网短路电流保护联动电路结构，即只有功率方向闭锁元件和电流元件都动作以后，才能去启动时间元件，再经过预定的延时动作后动作于跳闸。
5.根据权利要求3所述的一种基于微电网短路电流的保护装置，其特征在于:所述功率方向继电器是用以判别功率方向或测定电流、电压间相位角的继电器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取决于保护安装处电流、电压之间的相位关系。
【文档编号】H02H7/26GK203522164SQ201320666547
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月26日 优先权日:2013年10月26日
【发明者】邓长虹, 张寅怀, 廖毅, 谭茂强, 张雪焱, 黄文涛, 莫言君, 鲁丽娟, 谷新梅, 周钰 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院