一种基于电力载波的配网分布式过流保护方法及装置与流程

本发明涉及配电网的继电保护领域，具体涉及一种基于电力载波的配网分布式过流保护方法及装置。

背景技术：

1、在光伏发电、电动汽车以及家用类储能设备拥有率不断提高的背景下，传统电力用户由单一的电力消费者转变为集电能生产和消耗为一体的电能产消者，配电网的故障特性发生了显著改变，传统依靠过流保护或者主站集中型fa的故障定位、隔离方法受到了极大的挑战。

2、受限于配电网环境，传统光纤通道敷设困难，5g通信流量费用高且许多地区未覆盖，对于光纤通信而言，通信介质是光纤，线路故障时通信不受影响，而载波通信依赖电力线路进行通信，在线路发生故障时可能无法正常通信，因此，需要研究采用载波通信不受线路故障影响的配电网联锁保护方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于电力载波的配网分布式过流保护方法、装置及电子设备。上述方法有助于实现全线路速动保护功能。

2、本技术提供的基于电力载波的配网分布式过流保护方法，应用于为配网线路上分布的每台断路器配置过流保护装置的场景，所述方法包括：

3、第一过流保护装置通过所述配网线路中的电力载波通道向第二过流保护装置传递所述第一过流保护装置检测到的方向过流信号和电流的实部虚部，作为检测方向过流信号和检测电流的实部虚部，并收集所述第二过流保护装置发送过来的方向过流信号和电流的实部虚部，作为收集方向过流信号和收集电流的实部虚部，所述第一过流保护装置所属的断路器与所述第二过流保护装置所属的断路器在所述配网线路上相邻，所述第二过流保护装置包括上游过流保护装置和下游过流保护装置；

4、所述第一过流保护装置根据载波信号的传输状态、所述检测方向过流信号、检测电流的实部虚部、收集方向过流信号、收集电流的实部虚部以及所述第一过流保护装置的复合电压，执行过流处理动作逻辑，包括：

5、如果载波信号的传输状态为正常状态，则采用第一动作逻辑进行处理，所述第一动作逻辑是指，所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置上的方向过流信号为正向过流，所述故障点紧邻上游断路器对应的上游过流保护装置上的方向过流信号为正向过流，而所述故障点紧邻上游断路器对应的下游过流保护装置上未有方向过流信号或者方向过流信号为反方过流时，所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置向所属的断路器发出跳闸指令，并且通过载波通信远跳故障点紧邻下游所属的断路器；

6、如果载波信号的传输状态为异常状态，则采用第二动作逻辑进行处理，所述第二动作逻辑包括：故障点紧邻上游断路器保护动作逻辑和故障点紧邻下游断路器保护动作逻辑；其中，所述故障点紧邻上游断路器保护动作逻辑是指，当满足第一预设条件时，使所述故障点紧邻上游断路器完成跳闸，所述故障点紧邻下游断路器保护动作逻辑是指，当满足第二预设条件时，使所述故障点紧邻下游断路器完成跳闸。

7、优选的，如果载波信号的传输状态为正常状态，则采用第一动作逻辑进行处理，包括：

8、当传输载波信号的相别未发生短路故障时，故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置与故障点紧邻下游断路器对应过流保护装置间的载波信号传输正常，所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置获取其上游过流保护装置和下游过流保护装置的方向过流信号和电流的实部虚部，执行第一动作逻辑。

9、优选的，如果载波信号的传输状态为异常状态，则采用第二动作逻辑进行处理，包括：

10、当传输载波信号的相别发生短路故障时，故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置与故障点紧邻下游断路器对应过流保护装置间的载波信号传输异常，故障点紧邻上游开关的过流保护装置能获取其紧邻上游过流保护装置上的方向过流信号和电流的实部虚部，但无法获取其紧邻下游过流保护装置的方向过流信号和电流的实部虚部，执行第二动作逻辑。

11、优选的，所述第一预设条件包括：所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置的过流元件启动；所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置与上游过流保护装置通信正常；所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置与下游过流保护装置通信异常；所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置中过流元件启动时刻电流的矢量与2个工频周波前电流的矢量的比值的实部大于0，且比值的虚部的绝对值小于实部；所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置正向过流。

12、优选的，按照下述公式表示所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置中过流元件启动时刻电流的矢量与2个工频周波前电流的矢量的比值的实部：

13、

14、其中，所述i(k)为当前过流元件启动时刻的电流矢量，所述i(k)re是过流元件启动时刻的电流矢量的实部，所述i(k)im是过流元件启动时刻的电流矢量的虚部，所述i(k-2n)re为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的实部，所述i(k-2n)im为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的虚部，n为保护装置每个工频周波的采样点数，k为当前过流元件启动时刻，从电流采样序列中取出的值；j为矢量的虚数单位，函数i()表示求取括号内的电流矢量，函数re()表示求取括号内矢量的实部。

15、优选的，按照下述公式表示所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置中过流元件启动时刻电流的矢量与2个工频周波前电流的矢量的比值的虚部的绝对值小于实部：

16、

17、其中，所述i(k)为当前过流元件启动时刻的电流矢量，所述i(k)re是过流元件启动时刻的电流矢量的实部，所述i(k)im是过流元件启动时刻的电流矢量的虚部，所述i(k-2n)re为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的实部，所述i(k-2n)im为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的虚部，n为保护装置每个工频周波的采样点数，k为当前过流元件启动时刻，从电流采样序列中取出的值；j为矢量的虚数单位，函数i()表示求取括号内的电流矢量，函数re()表示求取括号内矢量的实部，函数im()表示求取括号内矢量的虚部。

18、优选的，所述第二预设条件包括：所述故障点紧邻下游断路器对应的过流保护装置与上游过流保护装置通信异常；所述故障点紧邻下游断路器对应的过流保护装置与下游过流保护装置通信正常；所述故障点紧邻下游断路器对应的过流保护装置和下游过流保护装置的过流元件均未启动，或过流元件均启动；启动时刻电流的矢量与2个工频周波前电流的矢量的比值的实部小于0，且电流的矢量与2个工频周波前电流的矢量的比值的虚部的绝对值小于实部的绝对值；所述故障点紧邻下游断路器对应的过流保护装置和下游过流保护装置均满足预设复合电压条件，所述预设复合电压条件包括：低电压定值的取值范围为70％-80％的额定相电压，复合电压判据的低电压定值的取值范围为60-70v，复合电压判据的负序电压定值的取值范围为4-8v。

19、优选的，按照下述公式表示所述故障点紧邻下游断路器对应的过流保护装置中过流元件启动时刻电流的矢量与2个工频周波前电流的矢量的比值的实部：

20、

21、其中，所述i(k)为当前过流元件启动时刻的电流矢量，所述i(k)re是过流元件启动时刻的电流矢量的实部，所述i(k)im是过流元件启动时刻的电流矢量的虚部，所述i(k-2n)re为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的实部，所述i(k-2n)im为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的虚部，n为保护装置每个工频周波的采样点数，k为当前过流元件启动时刻，从电流采样序列中取出的值；j为矢量的虚数单位，函数i()表示求取括号内的电流矢量，函数re()表示求取括号内矢量的实部。

22、优选的，按照下述公式表示所述故障点紧邻下游断路器对应的过流保护装置中过流元件启动时刻电流的矢量与2个工频周波前电流的矢量的比值的虚部的绝对值小于实部的绝对值：

23、

24、其中，所述i(k)为当前过流元件启动时刻的电流矢量，所述i(k)re是过流元件启动时刻的电流矢量的实部，所述i(k)im是过流元件启动时刻的电流矢量的虚部，所述i(k-2n)re为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的实部，所述i(k-2n)im为过流元件启动前2个周波时刻的电流矢量的虚部，n为保护装置每个工频周波的采样点数，k为当前过流元件启动时刻，从电流采样序列中取出的值；j为矢量的虚数单位，函数i()表示求取括号内的电流矢量，函数re()表示求取括号内矢量的实部，函数im()表示求取括号内矢量的虚部。

25、本技术同时提供一种基于电力载波的配网分布式过流保护装置，应用于为配网线路上分布的每台断路器配置过流保护装置的场景，包括：

26、数据采集计算模块，用于采集配网线路模拟量，检测配网线路上检测和收集到的方向过流信号和电流的实部虚部；

27、电力载波通信模块，用于第一过流保护装置通过所述配网线路中的电力载波通道向第二过流保护装置传递所述第一过流保护装置检测到的方向过流信号和电流的实部虚部，作为检测方向过流信号和检测电流的实部虚部，并收集所述第二过流保护装置发送过来的方向过流信号和电流的实部虚部，作为收集方向过流信号和收集电流的实部虚部，所述第一过流保护装置所属的断路器与所述第二过流保护装置所属的断路器在所述配网线路上相邻所述第二过流保护装置包括上游过流保护装置和下游过流保护装置；

28、逻辑判断模块，用于所述第一过流保护装置根据载波信号的传输状态、所述检测方向过流信号、检测电流的实部虚部、收集方向过流信号、收集电流的实部虚部以及所述第一过流保护装置的复合电压，执行过流处理动作逻辑，包括：如果载波信号的传输状态为正常状态，则采用第一动作逻辑进行处理，所述第一动作逻辑是指，所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置上的方向过流信号为正向过流，所述故障点紧邻上游断路器对应的上游过流保护装置上的方向过流信号为正向过流，而所述故障点紧邻上游断路器对应的下游过流保护装置上未有方向过流信号或者方向过流信号为反方过流时，所述故障点紧邻上游断路器对应的过流保护装置向所属的断路器发出跳闸指令，并且通过载波通信远跳故障点紧邻下游所属的断路器；如果载波信号的传输状态为异常状态，则采用第二动作逻辑进行处理，所述第二动作逻辑包括：故障点紧邻上游断路器保护动作逻辑和故障点紧邻下游断路器保护动作逻辑；其中，所述故障点紧邻上游断路器保护动作逻辑是指，当满足第一预设条件时，使所述故障点紧邻上游断路器完成跳闸，所述故障点紧邻下游断路器保护动作逻辑是指，当满足第二预设条件时，使所述故障点紧邻下游断路器完成跳闸。

29、与现有技术相比，本技术提供的基于电力载波的配网分布式过流保护方法有效缩小了线路故障时停电范围，提高了供电可靠性；适用于10kv配电网电缆、架空线、电缆-架空线等配电线路，利用配网架空线或地下电缆的通信方式建立属于专网通信的宽带电力线通信，其属于专网通信，作为光纤通信技术、5g通信技术的重要补充方式，解决了无光纤通信网络时的配电保护实时信息交换问题，又解决了配电线路发生接地故障、两相或三相短路故障时载波传输异常对保护的影响问题。