[发明专利]一种基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法

说明书

本发明公开了一种基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法，利用同步相测量和基于智能继电器检测微电网的高阻抗故障：在微电网每条馈线段两端分别安装智能继电器，各馈线的主保护依赖于瞬时差动电流保护。本发明建立了新的高阻抗故障探测方法，并验证了该方法用于高阻抗故障保护的有效性。高阻抗故障保护对于微电网保护系统来讲是非常重要的，不仅因为在低压微电网系统故障中高阻抗故障发生比例非常高，也是因为微电网在孤岛运行模式下通常有较低的故障电流，高阻抗故障保护将有效地提高低压供电系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法，属于电网智能继电器的技术领域。

背景技术

借助网络集成多个高渗透率性的分布式发电源(DGs)，由于DG电源工作电压较低，而形成了一个低压供电网络系统称为微电网系统。因此可以把微电网定义为多DGs、电能存储装置及大量小负载的低压网络系统，该低压网络系统既可以孤岛模式运行，也可与大电网并网模式运行，如果一个微电网连接到主电网系统，可以把它看作是一个单一的总负荷或电源。微电网的主要优势之一是它可以为用户提供更加可靠的电力供应，因为当主电网发生故障时，微电网可以孤岛运行。

微电网孤岛运行的保护是目前需要解决的一个关键性问题，微电网与主电网连接或孤岛运行时故障电流有显著的不同，此外连接的高渗透逆变器本身具有限制过流保护措施。

由于微电网可以在并网和孤岛模式下运行，他的保护系统必须适应这两种运行模式，因此需要找到一种在这两种操作模式中均能发挥良好保护作用的新的保护方法。对于孤岛模式运行微电网的保护有多种不同的理念存在，一种理念认为一旦孤岛运行的微电网探测到故障发生，关闭整个微电网系统。另一种理念为了增加供电的可靠性，保护系统快速故隔离故障馈线，而负载和DG源与非故障馈线连接保持不变，微电网被强制分成了两个较小的孤岛网络系统，这种情况下只有在每个小系统的电源和负载相匹配时才能很好地工作。还有一种理念为避免微电网解列，需要增加环路馈线以保证馈线或支线发生故障时不会导致供电服务中断，然而高可靠性必然带来系统建设成本升高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法，利用同步相测量和基于智能继电器能够检测所有类型故障，能够保护微电网在并网和孤岛模式下运行，尤其是环路结构配置可以大大提高微电网供电的可靠性，有效地解决了故障线路切除后引起的发电功率与负载不匹配的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于控制网络的逆变器微电网继电保护方法，利用同步相测量和基于智能继电器检测微电网的高阻抗故障，其具体流程如下：

在微电网每条馈线段两端分别安装智能继电器，各馈线的主保护依赖于瞬时差动电流保护：保护方案一，如果发现两个样本的绝对值超过跳闸阈值，跳闸信号被发送到开关设备；

保护方案二，如果开关设备拒动，此时测量的差分电流仍然高于阈值，经过大于0.3秒而小于0.6秒的时间延迟，后备跳闸信号将被发送到同一馈线上相邻继电器；

保护方案三，如果继电器或通信链路均失败，将向所有其他连接继电器发出报警并告知差分保护丢失；报警信号同时被发送到微电网控制中心，所有继电器将依靠电压比较保护方案，直到系统恢复。

作为本发明的进一步改进，所述智能继电器包括标准的过流和过/欠压保护功能，而且具有可编程能力，并有光纤和多种控制网络接口，提供电量测量和事件录波报告。

作为本发明的进一步改进，在主保护继电器上电压电流数字采样频率不低于1.5kHz，然后通过光纤通信链路传输到另一端继电器上；

对于通信距离小于30km的光纤通道，数据传输时间小于0.1ms的馈线，馈线两侧不需进行时间同步测量；对于超过30km长的线路，测量单元GPS实现时问同步，以此建立差分继电保护方案。