[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

说明书

本发明公开了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。该算法步骤为：利用保护装置测量线路两端电压与电流；计算故障前和故障后首末两端的测量阻抗，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；计算故障后测量阻抗的变化量与相角的变化量，针对两种情况：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，分别分析故障区间与非故障区间在故障后测量阻抗的模值和相角的变化；进行模值判据与相角判据的判定，并进行参数整定；进行故障判断，若同时满足两个判据，则启动保护装置。本发明可以有效地识别区内和区外故障，针对不同故障选择不同的保护策略。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别是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。

背景技术

分布式发电技术通过在配电网中建立独立的发电单元，利用功率控制器与外网进行功率交换，以保证重要负荷的供电可靠性。通过美国加州大停电事故，人们意识到小范围孤立电网在满足功率平衡的条件下，能够小规模稳定运行。至此，引发了电力学者对微电网的研究热潮。

微电网是由分布式电源、储能装置以及负荷组成的一个区域性小型电力网络，结合能量控制系统，能够很好地解决分布式电源的随机性与波动性等固有缺陷，是目前分布式发电最有效的利用途径。目前微电网中的分布式电源通常是采用逆变器接口进行并网的逆变型分布式电源，当微电网内部发生故障时，为了保护电力电子器件不受损坏，逆变器的限流模块通常将逆变型分布式电源提供的短路电流限制在2倍额定电流以内。微电网不同的运行方式以及逆变型分布式电源灵活的并网位置，使得网内线路存在双向潮流的情况，这些特点导致传统配网中常用的过流保护难以直接运用到微电网当中。

发明内容

本发明的目的在于提供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，能够满足微电网复杂故障特性且保证微电网安全稳定运行。

解决本发明目的的技术解决方案为：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，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；

步骤3、计算故障后测量阻抗的变化量与相角的变化量；

步骤4、进行模值判据与相角判据的判定，并进行参数整定；

步骤5、若同时满足两个判据，则启动保护装置。

进一步地，步骤2所述的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。

进一步地，步骤3所述的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：