[发明专利]带制动特性的含IBDG配电网正序阻抗差动保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种适用于含逆变型分布式电源配电网运行特点的带制动特性的正序阻抗差动保护方法。

背景技术

中低压配电网馈线往往只在线路首端设置断路器并配以三段式电流保护，整定计算偏重灵敏性，选择性通过首端保护的自动重合闸功能或馈线自动化保证。逆变型分布式电源IBDG(inverter-based distributed generation)接入后，当IBDG上游线路发生故障，为了能够从故障点两侧隔离故障线路，避免瞬时性故障发展为永久性故障，需在IBDG并网点上游侧加装断路器并配置保护。然而，由于IBDG区别于旋转型电源的故障特征，若选用传统电流保护原理，在保护范围、整定配合、选择性等方面将面临严峻的考验。

此外，现阶段并网规程对分布式电源的低电压穿越能力提出要求，若相邻线路故障切除时间小于本线路IBDG并网点保护动作时间，那么IBDG可实现相邻线路故障的低电压穿越。因此，在IBDG接入后馈线保护除了要满足原有的灵敏性与选择性外，还应该保证一定的速动性。为提高未来配电网对IBDG的接纳能力，研究提出适用于含IBDG配网结构的高性能保护原理，具有理论意义和工程价值。

国内外学者对此已开展了相关研究，并提出了几类保护原理。

现有技术中通过分析正序网络不同故障时正序电压与正序电流之间的关系，改进基于就地信息的传统保护原理，动态改变保护阈值。

利用保护安装处故障分量电压、电流的相位关系取决于背侧系统等值阻抗特性，而不受负荷电流与过渡电阻影响的特点，现有技术利用正序故障分量电流相角突变量方向，构造了新型电流纵联方向保护。

现有技术中以母线为依据分割为若干个区域，取每个区域内各馈线的正序故障分量电流，通过比较区域主馈线与各从馈线的正序故障分量电流相角差，确定故障区域。

利用故障线路两侧全电气量构造纵联差动保护，现有技术中基于故障线路两侧全电流幅值差异提出适用于有源配电网的新型纵联保护方案。

由于IBDG内部存在限流元件，提供短路电流的能力有限，若故障点下游IBDG总输出短路功率不足以供负荷功率所需，将出现穿越性负荷电流，即使故障点下游侧保护加装方向元件，也将判别为反方向故障，造成保护拒动。同时IBDG采用具有无功支撑能力的低电压穿越控制策略，并网点正序故障分量电压与电流的相位关系随电压跌落程度的不同而变化，受过渡电阻、有功功率参考值、故障位置等因素的影响。背侧计算等值阻抗不再是一恒定阻抗，等值阻抗角有较大的变化范围。若同时计及下游不同特性的随机负荷，保护背侧等值阻抗的变化规律将更为复杂，其阻抗角可能超出故障分量方向元件正方向故障判据范围，造成保护的拒动。因此，基于本地信息的自适应电流保护原理以及基于故障分量的方向保护原理在含IBDG配电网中的适用性有限，存在误判的可能。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种带制动特性的含IBDG配电网正序阻抗差动保护方法，该方法能够应对IBDG的故障特性以及穿越性负荷电流对保护性能的影响，无需两端数据同步，对通信要求较低，具有更强的抗过渡电阻能力。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种带制动特性的含IBDG配电网正序阻抗差动保护方法，包括以下步骤：

(1)本侧保护装置实时采集三相电流信息，计算各相电流的瞬时值突变量；本侧保护装置根据各相电流的瞬时值突变量，判定配电网是否发生故障，若发生故障，则启动故障处理程序，进入步骤(2)；否则，返回步骤(1)；

(2)靠近系统电源侧保护装置根据三相故障电流与故障前负荷电流的大小关系，确定保护装置是否进入正序阻抗差动保护进程；如果是，进入步骤(3)；否则，判定为区外故障或相邻馈线故障，向对侧保护装置发送保护闭锁信号；

远离系统电源侧保护装置在启动故障处理程序后，直接进入正序阻抗差动保护进程，进入步骤(3)；

(3)采集并存储故障后同一周波内的三相电流信息及三相电压信息，获取本侧保护装置测量的正序阻抗；

(4)正序阻抗差动保护区的两侧保护装置进行正序阻抗相量、正序电流幅值信息的交换；

(5)本侧保护装置获取被保护区对侧保护装置的测量正序阻抗相量信息以及正序电流幅值信息后，进行动作阻抗、幅值差异系数以及制动阻抗的计算；

(6)根据计算的动作阻抗、制动阻抗的大小关系判定是否为故障区段。

进一步地，所述步骤(1)中判定配电网是否发生故障的具体方法为：