[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

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，|ΔZ_M|＝||Z_M|-|Z'_M||为M侧保护装置测量阻抗的模值变化量，Δθ_ZM为M侧保护装置在故障前和故障后测量阻抗的相角之差，|ΔZ_N1|＝||Z_N1|-|Z'_N1||为N₁侧保护装置测量阻抗的模值变化量，Δθ_ZN1为N₁侧保护装置在故障前和故障后测量阻抗的相角之差；Z_M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、Z_N1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、θ_ZM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、θ_ZN1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，|ΔZ_N2|＝||Z_N2|-|Z'_N2||为N₂侧保护装置测量阻抗的模值变化量，Δθ_ZN2为N₂侧保护装置在故障前后测量阻抗的相角之差；θ_ZN2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|Z_FA|，即：

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

其中阀值|Z_FA|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；K_i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；Z_normal为系统正常运行时，保护装置测量阻抗；K_i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|Δθ_Z|，其中一端取值范围为0°±θ_L的情况下，另一端取值范围必定为180°±θ_L，其中灵敏度闭锁角θ_L的计算公式为：

θ_L＝δ_TA+δ_PD+δ_L (8)

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

步骤5、若同时满足两个判据，则启动保护装置。