适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法与流程

本公开涉及弹性智能配电网保护技术领域，特别涉及一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

近年来，由于全球气候变化和全球变暖,极端天气如飓风、冰暴等爆发的日益频繁,其强度也不断增长。因极端天气导致的大规模停电事故在世界范围内不断发生，由此带来了巨大的经济损失。近年来随着分布式电源的接入以及大规模建设改造，智能配电网得到了长足的发展。作为与用户直接相连的电力系统，配电网在极端天气下的正常运行对人民生活、社会生产有重要意义。为评估配电网应对灾害的能力，国内外学者提出“弹性”的概念，即“配电网预防、抵御扰动，承受扰动以及扰动后供电恢复的能力”。

本公开发明人发现，为了缩小极端天气引起的大规模停电范围，减少大规模停电造成的损失，有必要采取相应的措施来提高配电网弹性。目前，国内外对提高极端天气下的配电网弹性已展开了一定的研究。但是目前对配电网弹性提升措施方面的研究还主要集中于设备地下化、加固配电网元件、提高供电恢复能力等策略，缺少对极端天气下弹性智能配电网保护的研究。极端天气导致的配电网故障与传统配电网故障不同，极端天气下配电网断线故障发生概率大大增加、多为复杂多重故障故障情况复杂，断线故障增加了故障的复杂性，为保护可靠性、速动性、选择性与灵敏性的实现带来了挑战。目前的配电网保护只能应对短路故障，无法对断线故障进行判断、隔离，只能依靠用户反馈、人工巡线等方式，大大降低了配电网的弹性。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法，不仅仅可以检测、隔离短路故障，也可以处理断线故障，只需要电流幅值数据，对数据同步要求低、不需要电压互感器，解决了极端天气下多种故障类型对配电网保护的影响，提高了极端天气下智能配电网的弹性。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法。

一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法，包括以下步骤：

获取配电线路主网侧和分布式电源侧进行电流突变检测量；

当发现电流大幅度变化时，启动配电线路保护装置，同时对该分段线路下游所有保护装置发送启动信号；

获取配电线路主网侧和分布式电源侧的工频分相全电流幅值，并代入故障电流比较判据进行故障类型判断，判断是短路故障还是断线故障；

若线路电流为零证明发生断线故障，根据故障线路电流为零，非故障线路电流不为零确定故障区段，跳开故障线路两侧开关；

若线路电流出现过流证明发生短路故障，若工频分相全电流幅值满足幅值差异比较判据，则保护动作，跳开两侧断路器。

作为可能的一些实现方式，将提取的工频分相全电流幅值与故障电流整定值比较，判断是断线还是短路故障。

作为可能的一些实现方式，所述故障电流比较判据，具体为：

其中，为一接近于零的电流整定值，为故障线路相邻保护的电流数据，表示a、b、c三相，isets＝krelil.max，按躲开最大负荷电流进行整定，krel为可靠系数，取值范围为1.15-1.25。

作为可能的一些实现方式，若为断线故障，保护装置检测到某条线路的电流突变量，比较流过此线路的电流和邻近此线路的保护装置的电流，如果检测到本段线路某相电流为零而其相邻保护装置依旧有电流流过，则确定本段线路发生故障两侧断路器跳闸，如果检测到本段线路以及其相邻保护装置某相电流都为零，则继续检测。

作为可能的一些实现方式，若工频分相全电流幅值满足幅值差异比较判据，只要其中一相满足幅值比较动作条件，则保护动作，跳开两侧断路器。

作为可能的一些实现方式，幅值差异比较判据，具体为：

η＝(1-εmax)

式中，为主网侧分相电流幅值；为分布式电源侧分相电流幅值；为线路两侧电流中较大的分相电流幅值；为线路两侧电流中较小的分相电流幅值；ρ为配电线路两侧分相电流幅值比；η为幅值比门槛值；ε为互感器传变误差。

本公开第二方面提供了一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制系统。

一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制系统，包括：

数据采集模块，被配置为：获取配电线路主网侧和分布式电源侧进行电流突变检测量；

电流判断模块，被配置为：当发现电流大幅度变化时，启动配电线路保护装置，同时对该分段线路下游所有保护装置发送启动信号；

故障类型判断模块，被配置为：获取配电线路主网侧和分布式电源侧的工频分相全电流幅值，并代入故障电流比较判据进行故障类型判断，判断是短路故障还是断线故障；

断线故障控制模块，被配置为：若线路电流为零证明发生断线故障，根据故障线路电流为零，非故障线路电流不为零确定故障区段，跳开故障线路两侧开关；

生短路故障控制模块，被配置为：若线路电流出现过流证明发生短路故障，若工频分相全电流幅值满足幅值差异比较判据，则保护动作，跳开两侧断路器。

本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法中的步骤。

本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法中的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开所述的内容不仅仅可以检测、隔离短路故障，也可以处理断线故障，只需要电流幅值数据，对数据同步要求低、不需要电压互感器，解决了极端天气下多种故障类型对配电网保护的影响，提高了极端天气下智能配电网的弹性。

2、本公开所述的内容能在配电网发生短路、断线故障时有效的隔离故障点，减小停电范围，能有效提高智能配电网弹性。

3、本公开考虑到智能配电网出现短路故障时，故障线路分布式电源侧故障电流可能出现弱馈现象导致过流检测无法启动，与主网连接的一侧不存在弱馈现象，因此当某一侧线路电流突变检测检测到电流突变，不仅启动本侧线路保护装置而且向另一侧线路发送启动信号，极大的提高了系统的控制准确性和稳定性，防止出现保护装置无法启动的情形。

附图说明

图1为本公开实施例1提供的适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法的流程示意图。

图2为本公开实施例1提供的配电线路故障示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本公开实施例1提供了一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法，包括以下步骤：

步骤1：对配电线路主网侧和分布式电源侧进行电流突变检测；

步骤2：一旦发现电流突变，启动配电线路保护装置，同时，对该分段线路下游所有保护装置发送启动信号。

考虑到智能配电网出现短路故障时，如图2中的f1点，故障线路分布式电源侧故障电流可能出现弱馈现象导致过流检测无法启动，与主网连接的一侧不存在弱馈现象，因此当某一侧线路电流突变检测检测到电流突变，不仅启动本侧线路保护装置而且向另一侧线路发送启动信号。

步骤3：各保护装置通过通信获取配电线路主网侧和分布式电源侧的工频分相全电流幅值；

步骤4：将提取的工频分相全电流幅值与故障电流整定值比较，判断是断线还是短路故障。如果保护检测到某相电流为零说明发生断线故障；如果保护检测到某相电流过流则说明发生短路故障。

步骤5：若是断线故障，以f1点故障为例，k3、k4处保护检测到突变量启动比较流过k3-k4线路的电流以及其相邻保护的电流(流过k2的电流以及流过k5的电流)，如果检测到本段线路某相电流为零而其相邻保护依旧有电流流过，则确定本段线路发生故障两侧断路器跳闸；如果检测到本段线路以及其相邻保护某相电流都为零，则继续检测。若是短路故障，则代入幅值差异比较判据进行故障判断，若工频分相全电流幅值满足幅值差异比较判据，即只要其中一相满足幅值比较动作条件，则保护动作，则跳开两侧断路器。

故障电流比较判据表达式为：

其中，为一很小的电流整定值，接近于0；为故障线路相邻保护的电流数据，表示a、b、c三相；

isets＝krelil.max

按躲开最大负荷电流进行整定，krel可靠系数取1.15-1.25；

幅值差异比较判据的表达式为：

η＝(1-εmax)

其中，为主网侧分相电流幅值；为分布式电源侧分相电流幅值；为线路两侧电流中较大的分相电流幅值；为线路两侧电流中较小的分相电流幅值；ρ为配电线路两侧分相电流幅值比；η为幅值比门槛值；ε为互感器传变误差。

本实施例提出的保护控制方法能在配电网发生短路、断线故障时有效的隔离故障点，减小停电范围，能有效提高智能配电网弹性。

实施例2：

本公开实施例2提供了一种适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制系统，包括：

数据采集模块，被配置为：获取配电线路主网侧和分布式电源侧进行电流突变检测量；

电流判断模块，被配置为：当发现电流大幅度变化时，启动配电线路保护装置，同时对该分段线路下游所有保护装置发送启动信号；

故障类型判断模块，被配置为：获取配电线路主网侧和分布式电源侧的工频分相全电流幅值，并代入故障电流比较判据进行故障类型判断，判断是短路故障还是断线故障；

断线故障控制模块，被配置为：若线路电流为零证明发生断线故障，根据故障线路电流为零，非故障线路电流不为零确定故障区段，跳开故障线路两侧开关；

生短路故障控制模块，被配置为：若线路电流出现过流证明发生短路故障，若工频分相全电流幅值满足幅值差异比较判据，只要其中一相满足幅值比较动作条件，则保护动作，跳开两侧断路器。

将提取的工频分相全电流幅值与故障电流整定值比较，判断是断线还是短路故障；

具体的故障电流比较判据为：

其中，为一接近于零的电流整定值，为故障线路相邻保护的电流数据，表示a、b、c三相，isets＝krelil.max，按躲开最大负荷电流进行整定，krel为可靠系数，取值范围为1.15-1.25；

若为断线故障，保护装置检测到某条线路的电流突变量，比较流过此线路的电流和邻近此线路的保护装置的电流，如果检测到本段线路某相电流为零而其相邻保护装置依旧有电流流过，则确定本段线路发生故障两侧断路器跳闸，如果检测到本段线路以及其相邻保护装置某相电流都为零，则继续检测。

幅值差异比较判据，具体为：

η＝(1-εmax)

式中，为主网侧分相电流幅值；为分布式电源侧分相电流幅值；为线路两侧电流中较大的分相电流幅值为线路两侧电流中较小的分相电流幅值；ρ为配电线路两侧分相电流幅值比；η为幅值比门槛值；ε为互感器传变误差。

实施例3：

本公开实施例3提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法中的步骤。

实施例4：

本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的适用于多种故障类型的弹性智能配电网的保护控制方法中的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。