[发明专利]微电网多层级协同反时限线路保护方法与装置

摘要

一种微电网多层级协同反时限线路保护方法与装置，包括：多层级协同反时限保护系统结构、反时限差动电流保护方法和多层级协同保护方法，本发明基于正序电流相量的反时限差动电流保护，将差动电流相量引入反时限过电流保护构成新的保护方案，一方面具有较高的灵敏性，另一方面可自适应故障严重程度；提出多层级协同保护方法，通过不同层级保护之间的协同解决传统配电网电流保护上下级配合困难和灵敏性不足的问题，根据“中心层主保护—区域层多级后备保护—系统层并网保护”的保护配置，制定了三层保护的判据、整定方法与阶梯式反时限配合曲线，实现了多层级协同配合切除故障，在提高微电网故障区域判别能力的同时能够反应故障严重程度，且对并网和孤岛两种运行方式具有自适应配置能力。

主权项

1.一种微电网多层级协同反时限保护方法，其特征在于，包括：多层级协同反时限保护系统结构、反时限差动电流保护方法和多层级协同保护方法，其中：所述的多层级协同反时限保护系统结构的设计，具体包括以下步骤：微电网保护层级：以故障点为中心，按照故障影响扩散衰减的过程，将保护划分为中心层、区域层和系统层，其中：中心层由单线路构成，区域层为多线路相连组成的区域，系统层针对微电网系统，不同层级在范围上存在重叠和交叉，且对故障的敏感程度和隔离要求各不相同；多层级协同保护方法：对于微电网线路，保护系统由“中心层主保护—区域层多级后备保护—系统层并网保护”组成，其保护动作时间与故障严重程度相关，且不同层级保护之间通过阶梯时限原则实现协同配合，总体呈现阶梯式反时限特性；对于外部电网故障，在系统层设计反时限低电压保护，兼顾微电网故障隔离和低电压穿越能力；所述的反时限差动电流保护方法，其具体包括以下步骤：反时限差动电流保护方法：结合电流差动保护具有绝对选择性的特点，将差动电流相量引入反时限过电流保护构成新的保护方案；该保护引入差动电流作为故障判别依据，且动作时间与差动电流大小呈现反时限特性，故称为反时限差动电流保护；其中，基于差动电流的反时限动作曲线一方面具有较高的灵敏性，另一方面可自适应故障严重程度；但为防止过渡电阻因素造成保护延时较长，设置保护动作时间上限不超过阶梯时限；为降低保护通信量，反时限差动电流保护采用电流的正序分量；反时限差动电流保护配合方法：反时限差动电流保护判据由线路两侧电气量构成，其保护范围可扩展为多端区域，从而形成反时限差动电流区域后备保护；为了满足保护配合要求的同时能够加速动作，根据反时限差动电流保护的反时限曲线特性确定最优的配合方式；所述的多层级协同保护方法，其具体包括以下步骤：中心层保护：1)保护判据直接应用反时限差动电流保护动作方程；2)若保护动作执行后故障仍未切除，则监测相应断路器状态并发送至区域层保护单元；所述的反时限差动电流保护动作方程为：其中：和为线路两端电流相量；为线路差动电流；I_op为保护启动电流；K_set为保护制动系数；t为保护动作时间；Δt为阶梯动作时限；A为时间常数；α和β为反时限曲线的形状系数和平移系数；区域层保护：1)根据区域内拓扑结构，划分全部反时限差动电流环并确定保护等级；2)对反时限差动电流环配置区域后备保护判据；3)相邻反时限差动电流环可能存在交叉重叠，为尽可能减少故障的影响范围，规定同级反时限差动电流环，位于微电网弱馈侧的保护优先级高；4)当线路发生故障时，结合上级保护传回的断路器状态和反时限差动电流环的优先级，确定预动作区域后备保护；系统层保护：1)监测PCC状态，判断微电网的运行方式，据此设置保护系统的参数整定值；2)设计主母线保护和PCC点并网保护算法。