[发明专利]一种分布式电源故障分析方法和保护系统

权利要求书

1.一种分布式电源故障分析方法，其特征在于，方法包括负荷切除判断、自适应保护整定、故障搜索以及联接开关保护动作。

2.如权利要求1所述的分布式电源故障分析方法，其特征在于，计算区域内的负荷，

式中，表示负荷消耗的功率，表示流进该区域的总功率，表示区域内所有分布式电源提供的功率。

3.如权利要求2所述的分布式电源故障分析方法，其特征在于，切除的负荷的大小为

，式中，SF为安全系数，取1.1。

4.如权利要求3所述的分布式电源故障分析方法，其特征在于，联接开关的保护类型包括：电流速断保护、负序电流速断保护、反时限电流保护、负序反时限电流保护以及低电压保护，电流速断保护对线路发生的三相短路故障提供保护，判断三相电流的大小，当三相电流均大于定值时保护动作，负序电流速断保护对线路发生的不对称短路故障提供保护，判断负序电流的大小，当负序电流大于定值时保护动作，反时限电流保护为电流速断保护的后备保护，用于保护线路的三相短路，采用反时限保护策略，其动作方式为：

式中，t为保护动作时间，K为延时整定系数，为保护装置测量到的相电流值，为相电流基准值，负序反时限电流保护为负序电流速断保护的后备保护，用于保护线路的不对称短路故障，采用反时限保护策略，其动作方式为：

式中，t为保护动作时间，K为延时整定系数，为保护装置测量到的负序电流值，为负序电流基准值，低电压保护，对微网内的负荷提供低电压保护，当三相电压中某一个线电压低于定值且时间超过整定时间时，低电压保护动作；

通过监测的数据，实时计算出被保护线路末端短路时的短路电流值为：

式中，为可靠系数，取1.2-1.3，为故障类型，为保护装置后端的等效阻抗，为保护线路的阻抗，为保护装置后端的等效电势，

当线路上处发生短路，则短路电流为：

式中，为自适应保护范围；

令，则可以得出自适应保护范围：

实时测量电网的故障类型，当电网是三相短路故障时，取1，当电网是两相短路故障时，取。

5.如权利要求4所述的分布式电源故障分析方法，其特征在于，故障搜索包括建立故障搜索模型、故障方向判断以及故障区域搜索，将电网的每条母线看成是节点，将连接两条母线的线路看作是边，按照上游到下游从大到小的顺序编号，

即，式中，n为电网节点的个数

故障发生后，从每一个能够判断故障方向的节点同时发起搜索进程，直到这些进程搜索到故障方向上的下一个能够判断出故障方向的节点而结束，即

如果故障发生在只有单侧有电源的电网末梢线路上，则感受到故障电流的节点能够判断出故障方向位于该节点的下游，

令

则

故障状态下，故障区域的搜索从所有的节点发起，终止于发起故障区域搜索的节点判断出故障方向上的下一个的节点，

具体的搜索过程为：

(1)感受到故障电流后，故障相关区域的划分由所有的的节点同时开始，即的节点同时开始；

(2)如果节点i判断故障发生在节点j方向上，必有，故障区域搜索至节点j；

(3)如果节点j不能判断出故障方向，即，则继续向同一方向上转发故障搜索信号，

即收到来自于上游的搜索信号向下游转发，或者收到来自于下游的搜索信号向上游转发，同时有；

(4)重复步骤3的搜索方法，在下一节点继续搜索进程，直到达到步骤5的条件，该搜索进程结束；

(5)如果节点j可以判断出故障方向，即，则由节点i发起的故障区域搜索进程结束；

如果节点j收到的搜索信号来自于故障方向上，则同时有；如果收到的搜索信号不是来自于故障方向上，的值不变；

(6)所有的对应的节点都是故障相关区域内的节点，向保护装置上传数据。

6.一种应用如权利要求1-5所述的分布式电源故障分析方法的保护系统，其特征在于，所述系统包括：系统决策层、保护协调层和保护反应层，系统决策层中包含评估单元、重构单元以及界面单元；保护协调层中包含计算单元、决策单元和执行单元；保护反应层中包含测量单元、检测单元和执行单元，保护反应层主要完成信息的采集以及接受和发出跳闸操作指令，保护协调层从底层接收到的数据进行相关的计算与处理，并利用其结果作为决策配电网络是否发生故障的根据，系统决策层从全局上对各区子系统进行协调监控，分析做出最优的决策，评估单元过滤系统网络的数据，从全局上对系统网络的可靠性与经济性以及安全性进行评估，同时还可根据评估的结果对反应层的执行单元控制开关来直接发送指令，重构单元根据各层单元中获得的数据和故障时以及故障恢复后的数据，对发生变化后的配电网网络结构进行网络重构，界面单元形成的人机交流界面用作数据提取和操作，测量单元具有CT子单元，PT子单元以及PMU，完成系统网络的三相电压，三相电流以及有功和无功数据的采集并对数据作初步的处理，检测单元根据测量单元传输的数据处理并分析比较，对系统网络的状态作初步判断，如果判断出有故障发生，同时向执行单元发出动作信号，执行单元接受本层检测单元或上层发送的动作指令，并执行相关指令，计算单元对反应层上传的数据进行处理分析与故障判断，包括数据处理子单元与故障判断子单元，数据处理子单元根据故障判断子单元的要求对数据处理；故障判断子单元对故障作故障区域、故障类型以及故障性质的判断，决策单元：决策单元根据计算单元中所判断的系统网络状态的结果，作分析和决策，得出配电网在当时的运行状态下的最优的动作逻辑。