[发明专利]适用于含分布式电源的配电网的自适应电流速断保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应电流速断保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

随着能源与环境问题的日益突出以及新能源发电技术的不断发展，大量的分布式电源开始接入配电网，并且接入的容量越来越大。分布式电源的接入改变了传统配电网单电源辐射型的结构，也改变了配电网的运行方式和故障水平。这对传统的配电网电流速断保护提出了严峻的挑战。

传统的自适应电流速断保护根据保护处实测的电压和电流及其所保护线路阻抗来进行保护实时整定，该方法对传统配电网有良好的保护效果，但当分布式电源接入配电网后，系统背侧等效阻抗发生较大波动，会使系统保护效果受到影响。

目前，为了应对上述分布式电源带来的问题，现有技术对于传统自适应电流速断保护进行改进的思路是：根据故障类型及其当前系统的运行状态，对配电网和分布式电源分别进行建模，计算出所保护线路末端短路时配电网系统和分布式电源各自提供的短路电流，然后按照传统的自适应电流速断保护方法进行整定。其主要目的是为了排除分布式电源的接入对保护整定值的影响。目前，为了在现有的保护配置的基础上，只改进传统保护装置的软件，使方案更经济、可行，但是这种方案仍存在一个关键的问题尚未解决：如何在不借助通信系统的前提下，进行实时在线的整定，从而达到更好的保护效果。因此，有必要对传统的配电网电流速断保护理论进行改进和发展，解决目前这种方案存在的问题。

发明内容

为了消除分布式电源带来的等效阻抗波动，更好地解决电流速断保护的保护效果受分布式电源波动影响较大的问题，本发明提供了一种适用于含分布式电源的配电网的自适应电流速断保护方法，根据保护实时测量的本地信息对电流速断保护进行在线整定。一方面根据实时测量的电气量进行实时在线整定，以消除分布式电源波动性和随机性对保护性能的影响；另一方面只需要测量本地信息，不需要借助通信系统。

本发明的核心思想是：首先根据实测的保护处电压、电流及其保护段线路阻抗值，对保护背侧系统(保护背侧系统可以是含分布式电源的配电网系统)进行整体建模；然后，根据保护背侧系统的等效模型，对电流速断保护的动作电流进行实时在线的整定；最后，电流速断保护装置根据上述两个步骤中实测的电流值和实时整定的动作电流值的大小关系来判断是否动作。

本发明的具体方案如下：

(1)建立保护背侧系统的等效模型(保护背侧系统可以是含分布式电源的配电网系统)；

1)等效模型结构

本发明中保护背侧系统采用的等效模型结构为电压源串联阻抗的模型(即等效戴维南模型)。其特点在于等效阻抗参数是离线确定的，消除了分布式电源接入配电网后引起的传统配电网模型中等效阻抗参数波动的问题，大大改善了保护效果；

2)等效模型参数确定

确定等效阻抗Z_E：根据所保护线路的阻抗参数Z_L及其期望的保护范围β₀来离线地确定等效阻抗Z_E，其计算公式如(a)；其中，K_ref为可靠系数，其值一般取1.2～1.3；

确定等效电势E：根据保护所测得的保护处电压U_A、电流I_f及其保护背侧系统等效阻抗Z_E来确定等效电势E，其计算公式如(b)：

E＝U_A+I_fZ_E(b)

(2)动作电流I_ref整定

根据得到的实时的保护背侧系统的等效模型，然后按照避开所保护线路末端发生相同类型故障时的故障电流的原则，对保护动作电流值I_ref进行整定，整定公式如(c)，其中，K_d为故障类型系数；

(3)根据实测电流值I_f和步骤(2)中实时整定的保护动作电流值I_ref之间的大小关系，来确定保护装置是否动作，即：若I_f大于等于I_ref，则保护动作；若否，则保护不动作。

本发明中保护效果不受分布式电源出力的影响的理论说明：

当电网发生短路时，实际的短路电流I_f可根据等效电势E、等效阻抗Z_E和故障点距保护处的距离占所保护线路长度的比例β来计算，由电路原理其计算公式如(d)：