一种含分布式电源的配电网电流保护设施及方法与流程

本发明属于分布式电源配电网保护技术领域，特别是涉及到配电网电流保护的新方法。

背景技术：

电力系统中分布式电源(distributedgeneration,dg)技术的使用越来越广泛，它大大节省了电力系统的投资，降低了电网损耗，提高了电网传输效率以及电力系统的可靠性，为电力系统技术发展提供了新的发展方向。由于分布式电源系统一般属于双电源甚至是多电源系统，将其接入配电网，会导致电网传统的辐射型结构发生变化，使得电网潮流的分布情况也发生了变化，这时会给传统的配电网保护带来一些影响。

电流保护方面的影响。当故障发生的位置位于dg下游，在dg接入到配电网后导致dg下游的保护电流变大上游变小。下游的保护超范围延伸到相邻的一条线路上，导致不同线路上的电流保护产生干扰，产生电流保护的错误动作。

自动重合闸方面的影响。传统的重合闸是针对辐射型结构的配电网，因此dg在接入配电网后影响重合闸，出现重合闸前加速和重合闸后加速，造成非同步重合情况。

纵联保护反应线路两侧的电气量，达到有选择、快速的切除全线路任意点短路的目的。由于纵联保护具有以上的优点，可以考虑配电网中应用纵联保护。但含分布式电源的配电网情况复杂，因此在配电网中应用纵联保护时应加以改进。纵联保护需要采集线路两端信息，至少需要在线路末端再安装一套互感器，没有考虑应用的经济性，没有对传统配电网电流保护进行改进的新型电流保护，没有对dg接入构成的多电源供电网络具有适应性的保护设施。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型电流保护，是对传统的配电网电流保护的改进。本发明采用纵联保护的思想，对原有保护进行改进，对dg接入构成的多电源供电网络具有适应性。

一种含分布式电源的配电网电流保护设施，配电网包括配电网继电保护、双馈风机，其中双馈风机包括转子侧、网侧变流器，其特征是：包括通信通道、方向元件、快速重合闸、检同期自动重合闸，所述方向元件由通信单元构成，通信单元包括通信模块器a和通信模块器b，方向元件设置于分布式电源上游；所述通信通道设置于分布式电源下游；所述快速重合闸安装于系统侧；所述检同期自动重合闸安装于分布式电源侧。

所述的通信模块器a在配电网电流保护设施中接收和发出闭锁信号。

所述的通信模块器b在配电网电流保护设施中接收和发出直跳信号。

一种含分布式电源的配电网电流保护方法，含分布式电源的配电网电流保护设施，其特征是，具体包括如下步聚：

步骤一、通信模块器b判断是否投入直跳功能，若未投入，则跳转至步骤六；

步骤二、通信模块器b判断是否接收到直跳信号，若未收到，则跳转至步骤六；

步骤三、通信模块器b发跳闸命令闭锁保护150ms；

步骤四、通信模块器a判断是否投入重合闸命令，若未收到，则跳转至步骤一；

步骤五、通信模块器a启动重合闸并返回步骤一；

步骤六、系统侧获取三相电流；

步骤七、分布式电源侧判断方向元件是否动作，若未动作，则跳转至步骤一；

步骤八、分布式电源侧判断分布式电源i段方向过电流保护是否动作，若未动作，则跳转至步骤十五；

步骤九、通信模块器a判断是否投入闭锁功能，若未投入，则跳转至步骤一；

步骤十、启动通信模块器a发150ms闭锁信号；

步骤十一、通信模块器a延迟8ms后，判断是否连续收到8ms闭锁信号，若收到，则跳转至步骤一；

步骤十二、通信模块器b发出跳闸命令；

步骤十三、通信模块器a判断是否投入闭锁功能，若未投入，则跳转至步骤四；

步骤十四、启动通信模块器b发150ms直跳信号，跳转至步骤四；

步骤十五、分布式电源侧判断分布式电源ii段方向过电流保护是否动作，若未动作，则跳转至步骤十七；

步骤十六、通信模块器a判断是否投入闭锁功能，若投入，则跳转至步骤十，若未投入，则跳转至步骤十八；

步骤十七、若分布式电源iii段方向过电流保护未动作，则跳转至步骤一；

步骤十八、分布式电源ii段保护延时，并跳转至步骤一。

所述的分布式电源i段为分布式电源上游的前半段。

所述的分布式电源ii段为分布式电源上游的后半段。

所述的分布式电源iii段为分布式电源下游。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

本发明提供的一种含分布式电源的配电网电流保护设施能够对保护原线路电流保护的整定值进行整定,其保护装置设定为两种工作模式：三段式方向电流保护和新型电流保护。不投入闭锁功能时为传统的电流保护工作模式。

当研究分布式电源的容量对配电网继电保护的影响时，本发明选取最为恶劣的短路情况进行仿真实验，即在最大运行方式下发生三相短路时的故障电流变化情况：当分布式电源下游k1发生短路故障时，即故障发生在线路l3出口长度的5％处，通过线路上装设的电流检测装置，可以得到流经各个保护的电流。

当分布式电源下游发生短路故障时，由于分布式电源的接入，流过分布式电源上游各个保护的短路电流将由于分流作用而减小，随着分布式电源容量的逐渐增大保护的灵敏性将下降，而流经分布式电源下游各个保护的电流将会由于助增作用而增大，当分布式电源的容量增大到一定程度，bc段的限时电流速断保护的保护范围有可能延伸到cd段线路，造成保护的误动作。

附图说明

图1为本发明中一种含分布式电源的配电网电流保护方法的流程框图。

图2为本发明中一种含分布式电源的配电网电流保护设施的含有分布式电源的10kv配电网仿真模型。

图3为本发明中dg＝5mw双馈风机输出的短路电流图。

图4为本发明中dg＝10mw双馈风机输出的短路电流图。

图5为本发明中dg＝15mw双馈风机输出的短路电流图。

图6为本发明中dg＝30mw双馈风机输出的短路电流图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明中新型电流保护的方案如下:

(1)dg上游保护通过加方向元件来解决因dg提供反向电流而可能导致误动作的问题。

(2)dg下游保护由于dg的助增作用流过的短路电流增大，保护范围有可能扩大到下一段保护的保护范围，而导致保护失去选择性。这就需要通过，安装通信通道，传递故障信息来解决保护误动的问题。由故障侧的保护发送故障信息，闭锁保护误动作。

(3)电流保护ⅰ段不能保护线路全长，ⅱ段可切除本线路上速断保护范围以外的故障。因此可以利用过流ⅱ段整定值启动保护，保护本线路全长。

(4)系统侧安装快速重合闸，dg侧安装检同期自动重合闸。

(5)dg功率输出稳定且出力大于下游负荷时，当上有发生故障时，允许dg孤岛运行，这样就提高了供电的可靠性。

保护动作过程如图1所示，具体如下：

当故障发生在电流保护保护的ⅰ段或ⅱ段范围内时，保护的通信模块a发150ms的闭锁信号，闭锁相应的保护。受dg的影响，dg的下游的保护由可能出现，流过保护的短路电流都大于整定值，这时故障近端的保护会向远端的保护发闭锁信号，保护的ⅰ段和ⅱ延时8ms后测是否能收到8ms闭锁信号，如果没收到，保护动作，如果选择直跳信号跳开相应的断路器。收到闭锁信号，闭锁掉可能误动的保护。

如图2所示，仿真模型中设电网的基准电压为ub,则ub＝10.5kv，设系统的基准容量为sb＝100mw，所涉及的系统参数不包括零序分量。在系统的等效电路中只需要正序和负序的线路阻抗来代替，系统的各项参数如下所示：

配电网最大运行方式的系统参数为：xmin＝0.09ω，lmin＝0.00028h；配电网最小运行方式的系统参数为：xmax＝0.127ω，lmax＝0.0004h。配电网架空线路参数为：r＝0.27ω/km，x＝0.247ω/km；配电网电缆线路参数为：r＝0.259ω/km，x＝0.093ω/km。负荷模型选用恒阻抗模型来代替，在母线处接入恒阻抗负荷，不含分布式电源的馈线1上所带的负荷阻抗为z＝3+j1.57ω，含有分布式电源的馈线2上负荷阻抗为z＝10+j15.7ω。

当研究分布式电源的容量对配电网继电保护的影响时，本文选取最为恶劣的短路情况进行仿真实验，即在最大运行方式下发生三相短路时的故障电流变化情况：当分布式电源下游k1发生短路故障时，即故障发生在线路l3出口长度的5％处，通过线路上装设的电流检测装置，可以得到流经各个保护的电流。

当分布式电源下游发生短路故障时，由于分布式电源的接入，流过分布式电源上游各个保护的短路电流将由于分流作用而减小，随着分布式电源容量的逐渐增大保护的灵敏性将下降，而流经分布式电源下游各个保护的电流将会由于助增作用而增大，当分布式电源的容量增大到一定程度，bc段的限时电流速断保护的保护范围有可能延伸到cd段线路，造成保护的误动作。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。