一种改进点状网络逆功率保护下的光伏接入容量确定方法与流程

本发明涉及配电系统领域，特别涉及含分布式电源的低压多源并联供电系统。

背景技术：

低压多源并供的点状网络，作为一种特殊的低压配电结构，可有效解决电源侧故障引起持续与短时停电问题，是目前公认的最为可靠且最为灵活的供电方式，且利于pv就地消纳的配电网结构及其保护控制技术，已成为业内普遍关注的焦点。但随着pv渗透率的不断提高，点状网络的保护方法出现新的问题。传统的逆功率保护按照系统容量的0.1％-0.5％来整定，但未考虑pv接入容量与最大逆功率之间的定量关系。pv出力较大，系统所带负载较轻时，容易出现逆功率运行的情况，引起逆功率保护的误动作。实际应用中，通常采用限容的方式防止逆功率保护发生频繁误动，该措施不利于pv的长远发展。

本文结合基于电流突变量与正序功率方向的逆功率保护方法，提出一种通过研究该保护失效的情况确定系统可允许接入pv的最大容量。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：研究pv接入容量对基于电流突变量与正序功率方向的逆功率保护产生的影响，分析导致保护失效时pv接入容量的临界值。采取的技术方案具体内容如下：

1.受自然环境的影响，通常pv的输出波动周期在s级以上，而故障引起的电气量变化通常在ms级以内完成。为有效躲过pv出力随机性的影响，基于电流突变量与正序功率方的逆功率保护方法利用ms级内的电流突变量区分故障和pv出力波形引起的电气量变化，作为判断系统运行状态的标准。ms级内的正序电流突变量超过整定值，保护启动。

2.基于电流突变量与正序功率方的逆功率保护方法通过序功率方向识别故障位置，保护上游发生故障时能快速断开断路器，隔离故障。在允许的pv渗透率条件下，线路中电流方向主要受故障电流影响，从馈线向故障点传输功率。发生故障时，故障线路保护处的正序功率为负，即正序电流与正序电压的相位满足式(1)时，保护动作，隔离故障；非故障线路保护处的正序功率为正，即正序电流分量与正序电压的相位不满足式(1)，保护不动作。

3.分析pv接入对正序功率方向的影响。在故障线路中，故障和pv输出引起的电流方向一致。pv不改变序功率方向，即保护处正序电流故障分量与正序电压的相位始终满足式(1)，能够保证快速隔离故障。非故障线路中故障和pv输出引起的电流方向相反，无pv接入或pv接入容量较小时，保护处正序电流故障分量与正序电压的相位不满足式(1)，保护不动作，系统正常运行；pv接入容量较大时，保护处正序电流故障分量与正序电压的相位满足式(1)，保护发生误动作。

4.分析在各类短路故障下导致保护失效时系统允许接入pv的极限容量，取最小值乘以可靠系数得到系统可接入pv的最大容量。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明专利所公开的改进点状网络逆功率保护确定光伏容量，与传统逆功率保护相比，具有显著区别：

1.传统的逆功率保护检测到系统容量的0.1％-0.5％逆功率时发生动作。逆功率的出现受负荷波动影响较大，在pv接入容量较大、负荷较轻时容易出现误动的情况，供电可靠性降低。本专利基于电流突变量与正序分量功率方向的逆功率保护方法提出的接入pv最大容量确定方法主要受系统结构影响，不受负荷波动影响，相对稳定。

2.传统的逆功率保护按照系统容量的0.1％-0.5％来整定，未考虑pv接入容量与最大逆功率之间的定量关系。本专利基于电流突变量与正序分量功率方向的逆功率保护方法保护允许系统在正常运行的情况下存在较大的逆功率运行，可明显提高pv的接入容量。

附图说明

附图1为含pv的点状网络故障分析图

附图2为系统正序故障分量等效图

附图3为系统复合序网图

具体实施方式

发生故障时，含pv的点状网络故障分析等效图如图1所示。如附图2所示，pv接入容量超过一定值时，非故障线路中电流方向主要受pv引起的电流影响，为低压母线指向变压器，保护处序功率为负，保护发生误动作。以三相短路、两相相间金属性短路、两相相间经过渡电阻短路、两相直接接地短路、两相经过渡电阻接地短路为例分析pv容量对逆功率保护的影响，得到系统可接入pv的最大容量。其中，金属性短路可视为过渡电阻为零的经过渡电阻短路的特殊情况。各类短路故障的复合序网图如图3所示，故障状态下系统的零负序网络等效阻抗用zδ表示，各短路类型的zδ如表1所示。

表1各短路故障类型中zδ的表达式

表1中，

pv输出电流相位跟随接入点正序电压，发生故障时幅值突变为1.5倍的额定值。令

结合电源叠加定理可得：

其中:

计算可得各类短路故障状态下系统可接入的pv极限容量，取其中的最小值乘以可靠系数，得到保证改进点状网络逆功率保护稳定运行系统可接入pv的最大容量。

ipvset＝krel2ipvfmin(3)。