[发明专利]基于线路两端测量阻抗变化的交流微电网线路保护算法有效

专利信息
申请号: 201810470229.X 申请日: 2018-05-16
公开(公告)号: CN108718078B 公开(公告)日: 2020-04-21
发明(设计)人: 涂杉杉;卜京;郑文哲;焦永辉;殷明慧;谢云云;姚娟 申请(专利权)人: 南京理工大学
主分类号: H02H7/26 分类号: H02H7/26;H02H1/00
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 薛云燕
地址: 210094 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 线路 两端 测量 阻抗 变化 交流 电网 保护 算法
【权利要求书】:

1.一种基于线路两端测量阻抗变化的交流微电网线路保护算法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、利用保护装置测量线路两端电压与电流;

步骤2、计算故障前和故障后线路首末两端的测量阻抗;保护装置利用快速FFT变换,提取监测量,计算测量阻抗的模值与相角,并且提取故障后一个周期的测量阻抗,计算测量阻抗的模值与相角,测量阻抗Z计算公式为:

其中,为母线上的测量电压,为母线上的测量电流;

步骤3、计算故障后测量阻抗的变化量与相角的变化量;具体如下:

针对系统故障后线路潮流方向的两种情况:一种是上游电网向负载提供电流,另一种是下游逆变型分布式电源向上游电网回馈电能,分别分析故障区间M、N1与非故障区间M、N2在故障后测量阻抗的模值和相角的变化;M为左侧母线,N1、N2为右侧母线;

故障区间M、N1,上游电网向负载供电时,M、N1侧保护装置在故障后测量阻抗模值和相角的变化关系分别为:

式中,|ΔZM|=||ZM|-|Z'M||为M侧保护装置测量阻抗的模值变化量,ΔθZM为M侧保护装置在故障前和故障后测量阻抗的相角之差,|ΔZN1|=||ZN1|-|Z'N1||为N1侧保护装置测量阻抗的模值变化量,ΔθZN1为N1侧保护装置在故障前和故障后测量阻抗的相角之差;ZM为故障前M侧保护装置测量阻抗、Z'M为故障后M侧保护装置测量阻抗、ZN1为故障前N1侧保护装置测量阻抗、Z'N1为故障后N1侧保护装置测量阻抗、θZM为故障前M侧保护装置测量阻抗的相角、θ'ZM为故障后M侧保护装置测量阻抗的相角、θZN1为故障前N1侧保护装置测量阻抗的相角、θ'ZN1为故障后N1侧保护装置测量阻抗的相角;

故障区间M、N1,逆变型分布式电源向上游电网回馈电能时,M、N1侧保护装置在故障后测量阻抗模值和相角的变化关系分别为:

非故障区间M、N2,上游电网向负载供电时,M、N2侧保护装置在故障后测量阻抗模值和相角的变化关系分别为:

式中,|ΔZN2|=||ZN2|-|Z'N2||为N2侧保护装置测量阻抗的模值变化量,ΔθZN2为N2侧保护装置在故障前后测量阻抗的相角之差;θZN2为故障前N2侧保护装置测量阻抗的相角、θ'ZN2为故障后N2侧保护装置测量阻抗的相角;

非故障区间M、N2,逆变型分布式电源向上游电网回馈电能时,M、N2侧保护装置在故障后测量阻抗模值和相角的变化关系分别为:

步骤4、进行模值判据与相角判据的判定,并进行参数整定;具体如下:

模值判据:故障区域M、N1两端保护装置的测量阻抗模值变化量|ΔZ|在故障后均显著上升,并超过设定的阀值|ZFA|,即:

ΔZM为M侧保护装置测量阻抗的变化量、ΔZN为N侧包含N1、N2保护装置测量阻抗的变化量;

其中阀值|ZFA|整定区间的计算公式为:

式中,为系统正常运行时,保护装置测量阻抗的模值;Ki为逆变型分布式电源的短路过电流系数;

为系统正常运行时,保护装置测量电压;为系统正常运行时,保护装置测量电流;Znormal为系统正常运行时,保护装置测量阻抗;Ki为逆变型分布式电源的短路过电流系数;

相角判据:在故障发生后,故障区域M、N1两端保护装置的测量阻抗相角变化量|ΔθZ|,其中一端取值范围为0°±θL的情况下,另一端取值范围必定为180°±θL,其中灵敏度闭锁角θL的计算公式为:

θL=δTAPDL (8)

式中,δTA为CT将电流从一次侧传到二次侧时产生的角度误差,δPD是保护装置的测量和计算误差,δL为裕量角;

步骤5、若同时满足两个判据,则启动保护装置。

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