新型有源配电网的故障保护方法及装置与流程

本发明涉及故障保护，尤其涉及一种新型有源配电网的故障保护方法及装置。

背景技术：

1、大量逆变型分布式电源接入后，配电网由单端变为多端网络，iidg上游的双端供电线路需额外加装保护和方向元件。由于iidg的故障特性与同步电机有很大不同，将传统方向元件用于iidg上游时会出现以下问题：(1)受控制策略影响，iidg的故障电流与并网点电压的相位差与线路阻抗角无关，因此传统功率方向元件判据用于iidg上游线路时可能出现不适用的情况；(2)不对称故障时，电网侧输出的故障电流中同时含有正序和负序电流，而iidg只输出正序电流，因此iidg侧线路上保护安装点电压与电流相位差不同于电网侧线路，传统功率方向元件存在误动风险。

2、目前的方法虽然能解决新能源接入后方向元件不适用的问题，但大多都只是被动地适应新能源的故障特性，只在特定的控制策略和场景下有较好的适用性，对于复杂的控制策略和场景的适用性较差。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种新型有源配电网的故障保护方法及装置，以解决新型有源配电网的故障保护适用性差的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种新型有源配电网的故障保护方法，包括：

3、在特征信号注入后，获取工频信号和特征信号在保护点处的幅值；其中，特征信号为iidg并网点的电压跌落时，iidg向并网点注入的预设频率和预设幅值的信号；

4、基于工频信号和特征信号在保护点处的幅值的大小关系，判断故障电流来源；

5、若故障电流来源为iidg，则基于特征信号在保护点处的相角差判断故障方向；

6、基于故障方向进行相应的故障保护。

7、在一种可能的实现方式中，基于工频信号和特征信号在保护点处的幅值的大小关系，判断故障电流来源包括：

8、若且则故障电流来源为iidg，否则故障电流来源为电网；

9、其中，ip为工频信号在保护点处的幅值，ip,k为特征信号在保护点处的幅值，idg,n为iidg的工频信号额定值，ε1和ε2为预设值。

10、在一种可能的实现方式中，基于特征信号的相角差判断故障方向包括：

11、若或或则故障方向为正方向；

12、若且且则故障方向为反方向；

13、其中，为特征信号在保护点处的a相电流，为特征信号在保护点处的b相电流，为特征信号在保护点处的c相电流，为特征信号在保护点处的bc相间电压，为特征信号在保护点处的ac相间电压，为特征信号在保护点处的ab相间电压。

14、在一种可能的实现方式中，在特征信号注入之前，还包括：

15、基于频率约束条件，确定特征信号的频率；其中，频率约束条件为：

16、

17、其中，fres为iidg的谐振频率，10fn<fres<fs，fn为电网的工频；fs为并网逆变器的开关频率，fk为特征信号的频率；

18、基于幅值约束条件，确定特征信号的幅值；其中，幅值约束条件为：

19、idg,k>4％idg,n

20、其中，idg,k为特征信号的幅值，idg,n为iidg的工频信号额定值。

21、在一种可能的实现方式中，在基于工频信号和特征信号在保护点处的幅值的大小关系，判断故障电流来源之后，还包括：

22、若故障电流来源为电网，则基于工频信号在保护点处的相角差判断故障方向。

23、在一种可能的实现方式中，基于工频信号在保护点处的相角差判断故障方向包括：

24、若且且则故障方向为正方向，否则故障方向为反方向；

25、其中，为工频信号在保护点处的a相电流，为工频信号在保护点处的b相电流，为工频信号在保护点处的c相电流，为工频信号在保护点处的bc相间电压，为工频信号在保护点处的ac相间电压，为工频信号在保护点处的ab相间电压，为线路阻抗角。

26、在一种可能的实现方式中，特征信号的幅值为工频信号额定值的10％。

27、在一种可能的实现方式中，特征信号的频率为400hz。

28、第二方面，本发明实施例提供了一种新型有源配电网的故障保护装置，包括：

29、获取模块，用于在特征信号注入后，获取工频信号和特征信号在保护点处的幅值；其中，特征信号为在监测到iidg并网点的电压跌落时，iidg向并网点注入的预设频率和预设幅值的信号；

30、来源判断模块，用于基于工频信号和特征信号在保护点处的幅值的大小关系，判断故障电流来源；

31、方向判断模块，用于在故障电流来源为iidg时，基于特征信号在保护点处的相角差判断故障方向；

32、故障保护模块，用于基于故障方向进行相应的故障保护。

33、本发明实施例提供一种新型有源配电网的故障保护方法及装置，在iidg向并网点注入特征信号后，根据工频信号与特征信号的幅值关系确定故障电流来源，根据不同的故障电流来源选择不同的判据，更有针对性地确定故障方向，从而进行故障保护。由于特征信号是由iidg主动注入的，不受iidg低电压穿越策略的影响，在各类故障类型下都有较好的适用性。

技术特征：

1.一种新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，所述基于所述工频信号和所述特征信号在保护点处的幅值的大小关系，判断故障电流来源包括：

3.根据权利要求1所述的新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，所述基于所述特征信号的相角差判断故障方向包括：

4.根据权利要求1至3任一项所述的新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，在特征信号注入之前，还包括：

5.根据权利要求1至3任一项所述的新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，在所述基于所述工频信号和所述特征信号在保护点处的幅值的大小关系，判断故障电流来源之后，还包括：

6.根据权利要求5所述的新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，所述基于所述工频信号在保护点处的相角差判断故障方向包括：

7.根据权利要求1至6任一项所述的新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，所述特征信号的幅值为工频信号额定值的10％。

8.根据权利要求1至6任一项所述的新型有源配电网的故障保护方法，其特征在于，所述特征信号的频率为400hz。

9.一种新型有源配电网的故障保护装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的新型有源配电网的故障保护装置，其特征在于，所述来源判断模块具体用于：

技术总结
本发明提供一种新型有源配电网的故障保护方法及装置。该方法包括：在特征信号注入后，获取工频信号和特征信号在保护点处的幅值；其中，特征信号为IIDG并网点的电压跌落时，IIDG向并网点注入的预设频率和预设幅值的信号；基于工频信号和特征信号在保护点处的幅值的大小关系，判断故障电流来源；若故障电流来源为IIDG，则基于特征信号在保护点处的相角差判断故障方向；基于故障方向进行相应的故障保护。本发明能够在各类故障类型下都有较好的适用性。

技术研发人员：张卫明,李铁成,王献志,贾静然,刘世岩,刘清泉,陈天英,王心蕊
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6