一种基于dg接入的配网故障定位及孤岛划分方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于DG接入的配网故障定位及孤岛划分方法。
【背景技术】
[0002]随着可再生能源的份额的不断增加，DG对电网的渗透度也在不停增加。其容量从1kw到几百MW。DG的接入给配网带来问题是多重的:
[0003](I)使配网由辐射型变为多电源环网，并且有多个子单元(小的环网)及多终端网络;
[0004](2)短时过负荷，双向潮流，有时短少用于故障判断的短路电流等；
[0005](3)中压配网的网络时间常数较大，导致的故障切除后的动态稳定而带来的对最大允许故障切除时间缩短，使的对快速故障定位提出更高要求；
[0006](4)从供电服务水平的角度来讲，由于对供电可靠性，供电质量，允许的停电时间缩短。
[0007]这些都给配网故障以后的及时定位及快速供电恢复提出了更高要求。因此当DG接入配电网时，需要特别保护系统的配合校核。在保证电网安全可靠运行的同时，使得客户不受异常的电网操作的影响。
[0008]无论是过高的故障清除时间或非选择性跳闸会造成的后果，对于一个日渐对DG接入不断开放的能源市场都是不可接受的。因此，在DG接入时需要重新校核保护配合性，增强保护的配合原则。
[0009]对于许多小型DG，一般提供不了可供故障判断的短路电流。只有感应发电机对于外部故障会提供两个或三个周期的故障电流，类似于感应电动机。通常故障后系统变电站断路器跳闸，小型同步机过载，因而提供的短路电流是非常小的。对于这些小型发电机，其并网保护只要求配置同步继电器。较大的同步DG会在系统故障时提供大的短路电流。这种情况下，并网时除要求配置失步保护，还要与系统保护配合，起到检测故障和隔离故障的功能。而对于故障发生时暂态过程，其故障电流大小取决于发电机电抗(X “d，X’d和Xd)，衰减速率取决于故障终端电压和其短路时等值电路开路时间常数(T “do，T' do) ο不采用过流保护时要充分考虑其外部故障时电流衰减幅值和速度问题，有可能导致过流保护无法正确动作。
[0010]通过以上三点分析，可知DG保护方案考虑以下三点，并同时满足以下要求:
[0011]1.保护要同时兼顾系统侧和DG业主双方的要求，不仅要保证与系统保护配合，不影响系统保护的配合关系，同时还要保护DG本身，可以做到不损坏系统设备及DG。
[0012]2.保护方案不仅要能保证DG并网运行时的配合性，当DG在形成孤岛运行的过程中也要能够不失去其保护功能。即保护方案同时考虑稳态运行及孤岛动态操作过程，并且在并网、孤岛形成中，孤岛运行方式下均可保证其保护方案适用性。
[0013]3.保护方案要考虑到不同DG性质时的短路电流特性，并能根据其特性选择合适的保护方案；特别是要考虑到DG所供短路电流的衰减特性，寻找一个可靠的故障判据，以准确判断其故障特征，如果判据本身存在某些盲区，要考虑采用多种判据的综合量，以期达到自适应性的保护方法。
[0014]现有的DG接入的配电网均无法实现上述目的。
【发明内容】
[0015]本发明为了解决上述问题，提出了一种基于DG接入的配网故障定位及孤岛划分方法，本方法通过接地方式及二次保护系统的优化，解决了 DG由单纯“负荷”性质向“小电源”性质过渡的复杂性问题，在现有的保护及自动装置不变的情况下，通过相关技术手段，达到基本满足DG接入后地区电网安全运行的目的，能够最大限度以最少的成本，利用已有的配网自动化系统缩短故障清除时间。考虑到成本压力，保护策略会根据网络参数特点及DG提供故障电流的大小来重新调整保护配合定值及时间级差，在故障切除时间暂态稳定特性允许的前提下提高保护动作快速性及重合闸重合成功率。
[0016]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0017]一种基于DG接入的配网故障定位及孤岛划分方法，包括以下步骤:
[0018](I)根据DG的不同类型与性质，设定不同的保护配置方案；
[0019](2)预估DG产生短路电流大小，根据DG提供的故障电流大小，设置放置在DG的电流继电器的动作时间，制定当地自动化动作策略和继电保护定值；
[0020](3)收集所有开关保护动作信息，判定故障区域，确定发生故障后的最大切除时间，判断DG是否接受这一时间，如果接受，进入步骤(4)，否则进入步骤(5);
[0021](4)依据故障类型进行保护动作，恢复供电，保证DG不脱网；
[0022](5)根据DG功率、实际用电量和网络状态，结合开关的动作和保护方案的设置方式，确认是否存在或需要划分孤岛，如果是，则DG脱网，如果不是，则进入孤岛边界开关动作策略。
[0023]所述步骤(I)中，不同的DG包括同步发电机、感应发电机和异步发电机，对于无法提供短路电流的异步发电机，不需要配备过流保护也不需要配置同步装置，只要求配置它要求过/欠频率和过压/欠压互联保护；对于感应发电机需配置过流保护装置；对于同步发电机，要求配置过流保护的同时，也要求配置同步装置。
[0024]所述步骤⑵中，在馈线上的所有MV/LV变电站及DG的电源侧均配备了故障检测器以定位故障，在馈线变电站出站侧和DG侧均设置有一个过流继电器，分别标记为馈线电流继电器保护和DG电流继电器保护，在馈线变电站出站侧和DG侧均设置有一个断路器。
[0025]所述步骤(2)中，故障发生时，当地自动化动作策略为馈线电流继电器保护在一定时间后跳开，而DG电流继电器保护动作时间的设置取决于DG提供的故障电流大小，具体包括:当DG直接联接到配电网络时，DG会导致短路电流值显著增加，因此DG容量越大提供的短路电流越大；当DG通过电力电子器件连接到配电网络时，换流器装置的存在会限制DG提供的短路电流仅限于额定电流水平，配电网代替辐射性网络成为环路。
[0026]所述步骤⑵中，预估DG产生的短路电流大小时，如果馈线变电站的中压侧母线故障，DG提供的短路电流小于馈线电流继电器保护定值，DG电流继电器保护时间定值与保护时间定值相同，否则，考虑与馈线保护配合，上调电流继电器的动作时间设定，故障后会打开馈线断路器和DG断路器。
[0027]所述步骤(3)中，故障排除后，馈线侧断路器会自动重合闸，当DG会发生停运，馈线的送电方向将只从高压/中压进行，如果故障是临时性质，将在步骤⑵的保护动作序列完成后恢复供电，而对于永久性故障，会再次跳开断路器，同时，会跳开故障指示器，然后由故障指示器选择跳开合适的负荷开关。
[0028]所述步骤⑶中，如果发生永久故障，用户电源侧会将跳闸和开关全部跳开，因DG的停运而将配网还原成辐射性网络，恢复原有故障处理策略。
[0029]所述步骤(3)中，发生重合闸后，馈线上的MV/LV变电站会依次沿距离馈线侧变压器由近到远的顺序，感受到电压的存在，MV/LV变电站的开关依次闭合，导致故障发生地的重合闸再次打开，被闭锁不再重合，从而对故障进行定位，发生在打开的封锁开关和其下游故障检测器或开关之间。
[0030]所述步骤(4)中，DG与当地负荷不匹配时，并网保护通常跳开DG断路器，当供电系统恢复时，DG通常自动重新同步，使DG所在失压母线重合于系统；当DG大致与本地负载匹配时，由并网保护跳开主进线断路器，配有内部低频减载装置的DG脱网后，由与其相匹配的局部负荷以支持孤岛运行方式。
[0031]所述步骤⑷中，当检测DG与馈线不再同步时，需要立即脱网，DG快速脱网，以允许馈线断路器实现自动重合闸，馈线侧快速重合闸在变电站断路器跳闸后设定的周波后