一种适用于分布式新能源电网的备用电源自投方法与流程

本发明涉及一种适用于分布式新能源电网的备用电源自投方法，具体涉及新能源供电技术领域。

背景技术：

近年来，以太阳能和风力等可再生资源为代表的分布式发电技术取得了飞速发展，引起了世界性范围的广泛关注。分布式电源系统以其投资较低，灵活多变的特点，在现如今以集中式大电网为主的系统中展现了优势，一定程度上提高了系统运行的安全可靠性，产生了巨大的经济效益和社会效益。但分布式电源的接入会使原本简单的单一式供电系统变为复杂的多电源供电系统，网络中复杂多变的拓扑结构会改变潮流的走向和分布，影响故障时网络中的短路电流的大小和方向，因此原有的继电保护装置和自动装置必须做出相应的调整，适应新的网络结构网络组成下快速切除故障的需求，否则可能导致保护装置的误动或拒动，巨大的冲击电流和冲击电压也会损坏自动装置，造成经济损失。

备自投装置是在故障发生后迅速将备用电源投入工作或将用电负荷切换到备用电源上的装置，在风力发电场接入电网的情况下，由于母线残压衰减减慢，若不进行检同期重合闸，则有可能在切换过程中造成巨大的冲击电流和冲击电压，减少电力设备的使用寿命，同时若产生了冲击电流也可能会使变压器中的保护装置动作，造成备用电源自动切换失败，若等残压衰减到指定值后再动作，电压有可能衰减不到传统备自投无压检测门槛值电动机负荷就已失稳，或是电动机转速降低影响正常运行，导致自起动困难，甚至被迫停机，因此在风力发电场接入系统后应考虑运行一种新的备用电源切换方式来提高供电的可靠性和安全性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种适用于分布式新能源电网的备用电源自投方法，实现复杂的多电源供电系统中，网络中复杂多变的拓扑结构中短路电流快速切除故障，解决保护装置的误动或拒动的问题，避免巨大的冲击电流和冲击电压损坏自动装置。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种适用于分布式新能源电网的备用电源自投方法，包括以下步骤：

(1)发出2dl跳闸后，快速检测出进线电压与母线残压间的频率差和电压相角差大小；当所述频率差和电压相角差均在设定范围内时，立即发出3dl合闸脉冲，完成快速切换；合闸3dl脉冲用来确定，3dl合闸接通时，α角小于60度；

(2)qf2跳闸后，若所述快速切换未成功，则工作母线残压umy进入不安全区域，此时不允许切换；umy与电源电压us第一次重合时，3dl的主触头闭合，即捕捉同期切换；备用电源切换装置实时计算与间的电压相角差和频率差，当超前的相角为设定时，若频率差不超过设定频率差，则发合闸脉冲，实现恒定导前相角，将3dl合闸；若频率差超过设定值，则放弃合闸，转入残压切换；备用电源切换装置在实时计算与间的频率差和电压相角差的基础上，计算出导前的时间，当导前时间为设定值且频率差不超过设定频率差时，发出合闸指令；

(3)当捕捉同期切换没有成功时，就转入残压切换。

步骤(1)中，发出合3dl命令时，α角小于30度，用于确保3dl合闸后电压幅值差在安全范围内。

步骤(1)中，所述快速切换是2dl跳闸后才发出3dl的合闸脉冲，跳闸脉冲和合闸脉冲是顺序发出的。

步骤(3)中，残压切换是指当衰减到25～40％额定电压时，令3dl合闸，实现切换。

步骤(3)中，残压切换是指当衰减到25～40％额定电压时，令3dl合闸，实现切换。

分布式电源阻抗与允许的最大残压的关系如下表所示

本发明可以提高供电的可靠性和安全性，解决保护装置的误动或拒动的问题，避免巨大的冲击电流和冲击电压损坏自动装置。

附图说明

图1为含有分布式新能源的变电站结构图；

图2母线残压轨迹图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，途中分布式电源a～d分别投运在各段母线上。常规备用电源切换逻辑是简单的将分布式能源切除后自投，本专利的算法可实现最大限度的保留新能源持续运行。

参见图2,表示电源电压与残压之间的旋转追踪关系，当两者符合条件是，可启动残压切换逻辑。

本发明综合快速切换、捕捉同期切换(捕捉同期切换，意义是同期切换，保证3个一致性:1、相序相同2、频率相同3、电压相同。同时,同期合闸的那一个时刻,要保证二者的相位一致)、残压切换(备用电源必须要等到电压下降到一个残值或是说较为低的值后才能投入，这就是电残压切换，针对电厂)、失压起动切换(当进线电压消失时，备用电源自投装置启动，为失压启动，针对变电站)，后者为前者的备用。这种新的切换迅速，通过监测频率差、电压幅值差、电压相角差等因素有效地减小了备用电源切换时对系统元件的冲击，具有较强的优越性。

本发明采取快速切换逻辑,发出2dl跳闸后，快速检测进线电压与母线残压间的频差和相角差大小。当频差和相差均在设定范围内时，立即发出3dl合闸脉冲，完成快速切换。由于断路器动作快速，所以3dl合闸时的冲击电流、冲击电压均在安全之内，且失电时间短，保证了正常供电。

若qf2跳闸后若快速切换未成功，则工作母线残压umy可能进入图2圆弧mn左方的不安全区域，此时不允许切换。当umy与us第一次重合时，3dl的主触头闭合。装置实时计算与间的相角差和频差，当超前的相角为设定时，若频差不超过设定频差，则发合闸脉冲，实现恒定导前相角，将3dl合闸；若频差超过设定值，则放弃合闸，转入残压切换。装置在实时计算与间的频差和相角差的基础上，计算出导前的时间，当导前时间为设定值且频差不超过设定频差时，发出合闸指令。

当捕捉同期切换没有成功时，就转入残压切换。残压切换逻辑是指当衰减到25～40％额定电压时，令3dl合闸，实现切换。

备自投装置是在故障发生后迅速将备用电源投入工作或将用电负荷切换到备用电源上的装置，在风力发电场接入电网的情况下，由于母线残压衰减减慢，若不进行检同期重合闸，则有可能在切换过程中造成巨大的冲击电流和冲击电压，减少电力设备的使用寿命，同时若产生了冲击电流也可能会使变压器中的保护装置动作，造成备用电源自动切换失败，若等残压衰减到指定值后再动作，电压有可能衰减不到传统备自投无压检测门槛值电动机负荷就已失稳，或是电动机转速降低影响正常运行，导致自起动困难，甚至被迫停机，本发明可以提高供电的可靠性和安全性，解决保护装置的误动或拒动的问题，避免巨大的冲击电流和冲击电压也会损坏自动装置。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。