含逆變型der的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)故障特征與低壓進(jìn)線保護(hù)新方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含逆變型分布式電源(distributed energy resource，DER)的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)故障特征與低壓進(jìn)線保護(hù)新方法。給出了含逆變型DER的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)不同位置發(fā)生不同類型故障時，序故障分量及其功率方向特征，可用于識別故障區(qū)間；而利用序電流故障分量大小區(qū)別運(yùn)行狀態(tài)，即確定逆功率源于DER出力還是源于故障，基于序電流故障分量大小及其功率方向可構(gòu)成點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)低壓電源進(jìn)線主保護(hù)；利用過電流保護(hù)作為后備保護(hù)，且延時時間為0.2S；通過實(shí)時檢測所有進(jìn)線與DER輸出功率大小及方向，實(shí)時計(jì)算所有進(jìn)線中的逆功率之和，并與所有DER有功出力進(jìn)行比較，同時結(jié)合逆變型DER出力波動周期，綜合判斷進(jìn)線之間是否存在循環(huán)功率。本發(fā)明提出的方法能夠有效解決逆變型DER接入對點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，可實(shí)現(xiàn)高供電可靠性與DER寬限接入的有機(jī)統(tǒng)一。
【專利說明】
含逆變型DER的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)故障特征與低壓進(jìn)線保護(hù)新方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及低壓多源并供點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于含逆變 型DER的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)故障特征與低壓進(jìn)線保護(hù)新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)中多條進(jìn)線（3-8條)直接通過低壓母線并聯(lián)供電，具有極高的供電可靠 性?，F(xiàn)有的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)主要利用過電流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)故障位置的判斷與隔離;設(shè)置逆功率保護(hù)以 防止進(jìn)線之間出現(xiàn)循環(huán)功率。當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷較重時，配電網(wǎng)故障電流與負(fù)荷電流之間的差別 不夠顯著，導(dǎo)致過電流保護(hù)整定困難，實(shí)際動作效果不佳。隨著能源危機(jī)與環(huán)境問題的日益 突出，可再生能源發(fā)電技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展；以小容量配置且接入中低壓配電網(wǎng)的分布式 電源(Distributed Energy Resource，DER)，是一種有效的發(fā)展與利用模式，已在國內(nèi)外獲 得廣泛應(yīng)用。而點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)多源并供的結(jié)構(gòu)有利于分布式電源的接入管理與控制，但DER出力 普遍存在隨機(jī)性與波動性的特點(diǎn)，其大量接入低壓母線后，可能會導(dǎo)致點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)中某些進(jìn) 線經(jīng)常出現(xiàn)功率倒送，引起逆功率保護(hù)頻繁動作，從而影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；目前，主要 通過限定DER接入容量及其實(shí)際出力予以應(yīng)對，限制了 DER的充分利用。
[0003] 當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時會存在正序分量。由疊加定理可知，正序分量可分解為 正常運(yùn)行時的電氣量與正序故障分量兩部分。若短路故障為非對稱性故障，還會對應(yīng)出現(xiàn) 負(fù)序分量;系統(tǒng)正常運(yùn)行時無負(fù)序分量，故障后出現(xiàn)的負(fù)序分量即為負(fù)序故障分量。正序故 障分量以及負(fù)序分量僅在故障后才會出現(xiàn)，由此構(gòu)成的保護(hù)具有常規(guī)電氣量保護(hù)無法比擬 的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 按照DER接入形式與暫態(tài)出力特性，可將其分為電機(jī)類DER與逆變型DER兩種類型。 外部故障時，電機(jī)類DER的出力特征與常規(guī)電源的出力特征相似，通過求解暫態(tài)甚至次暫態(tài) 參數(shù)，即可得到暫態(tài)故障電流。而基于電力電子技術(shù)的逆變器輸出特性與其控制方法直接 相關(guān)。目前，多數(shù)逆變器都采用實(shí)時跟蹤正序電壓控制輸出電流的策略，無論外部故障是否 為對稱性，其輸出電流中始終僅含有正序分量，即負(fù)序等值回路中不會出現(xiàn)DER分支。逆變 器內(nèi)部具有快速限流功能，限制了正序電流突變量幅值。同時，逆變器內(nèi)部的電力電子元件 動作速度在微秒級，其限流速度遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)機(jī)械開關(guān)。
[0005] 本發(fā)明給出了含逆變型DER的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)中不同位置發(fā)生不同類型故障時，所出現(xiàn) 的序電流故障分量及其功率方向特征，由此構(gòu)成低壓進(jìn)線主保護(hù)，可有效識別DER引起的逆 功率與故障導(dǎo)致的功率倒送;結(jié)合DER出力波動特性，合理設(shè)置過電流保護(hù)動作時間，可作 為該網(wǎng)絡(luò)的后備保護(hù)；同時，提出了通過實(shí)時檢測進(jìn)線中所有的逆功率之和與DER總出力， 并進(jìn)行對比，由此判斷進(jìn)線之間是否存在循環(huán)功率。本發(fā)明可有效提高含逆變型DER點(diǎn)狀網(wǎng) 絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)高供電可靠性與DER寬限接入的有機(jī)統(tǒng)一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，基于點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)序故障分量及其功率方向特征，結(jié)合逆變型DER的暫態(tài)出 力行為，本發(fā)明提出了含逆變型DER的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)低壓進(jìn)線保護(hù)新方法，以提高點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)供電 可靠性，突破對DER的接入容量限制。
[0007] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
[0008] 這種基于含逆變型DER的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)故障特征的低壓進(jìn)線保護(hù)方法，過程如下：
[0009] (1)某條進(jìn)線保護(hù)安裝處上游發(fā)生故障，流過該保護(hù)的正序故障分量功率方向?yàn)?正，而其余進(jìn)線保護(hù)正序故障分量功率方向均為負(fù)，且理論上，DER輸出的正序電流故障分 量與DER接入開關(guān)處正序電流故障分量相等；
[0010] (2)低壓母線發(fā)生故障，流過所有進(jìn)線保護(hù)的正序故障分量功率方向均為負(fù)，且理 論上，DER輸出的正序電流故障分量與DER接入開關(guān)處正序電流故障分量相等；
[0011 ] (3)逆變器輸出端口與其接入開關(guān)之間發(fā)生故障，DER輸出的正序電流故障分量與 DER接入開關(guān)處正序電流故障分量不再相等;流過所有進(jìn)線保護(hù)的正序故障分量功率方向 均為負(fù)；
[0012] (4)某條進(jìn)線保護(hù)安裝處上游發(fā)生不對稱故障，流過該保護(hù)的負(fù)序功率方向?yàn)檎?而其余進(jìn)線保護(hù)負(fù)序功率方向均為負(fù)，且理論上，DER接入開關(guān)處不存在負(fù)序電流；
[0013] (5)低壓母線發(fā)生不對稱故障，流過所有進(jìn)線保護(hù)的負(fù)序功率方向均為負(fù)，且理論 上，DER接入開關(guān)處不存在負(fù)序電流；
[0014] (6)逆變器輸出端口與其接入開關(guān)之間發(fā)生不對稱故障，DER接入開關(guān)處存在負(fù)序 電流；
[0015] (7)基于上述原理可以構(gòu)成低壓進(jìn)線的主保護(hù)；正序電流突變量定值按躲過低壓 母線接入最大三相負(fù)載時流過進(jìn)線保護(hù)的電流值進(jìn)行整定，可躲過低壓負(fù)載啟動對正序突 變量的影響：負(fù)序電流突變量定值按躲過低壓母線接入最大單相負(fù)載時流過進(jìn)線保護(hù)的負(fù) 序電流進(jìn)彳丁整定。
[0016] (8)利用過電流保護(hù)作為后備保護(hù)，按照躲過最大負(fù)荷接入時引起的最大電流為 依據(jù)進(jìn)行整定，后備保護(hù)的延時時間考慮如下因素：
[0017] 1)保護(hù)啟動時間，即計(jì)算突變量所需要的時間窗口，3個周波；
[0018] 2)為保證可靠性，加入的延時時間2個周波；
[0019] 3)通信延時以及開關(guān)動作時間總計(jì)2個周波；
[0020] 上述總時間為7個周波，故后備保護(hù)的延時時間可設(shè)定為0.2S。
[0021] (9)為防止進(jìn)線之間出現(xiàn)循環(huán)功率，實(shí)時檢測各條進(jìn)線的功率，并計(jì)算逆功率運(yùn)行 的線路功率之和，同時檢測并計(jì)算所有DER總出力，若前者大于后者，則可斷定進(jìn)線之間出 現(xiàn)了循環(huán)功率;為消除DER波動性對于進(jìn)線功率分布的影響，設(shè)置一定的延時時間跳開逆功 率最大的支路;且當(dāng)退出運(yùn)行的饋線投切開關(guān)兩側(cè)的電壓滿足重合條件后，依然經(jīng)過延時 之后自動合閘，該時間決定于DER的類型及其出力波動周期。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明專利所公開的方法，與傳統(tǒng)的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方法相比，考慮了含逆變型DER 的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)不同位置發(fā)生不同類型故障情況下，各序故障分量及其功率方向特征，由此構(gòu) 建低壓進(jìn)線主保護(hù)，從而將DER引起的功率倒送納入系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)，消除了原有點(diǎn)狀網(wǎng) 絡(luò)保護(hù)對于DER接入容量的限制。同時，通過實(shí)時檢測各條進(jìn)線的功率并計(jì)算逆功率運(yùn)行的 線路功率之和，檢測并計(jì)算所有DER總出力，通過兩者比較斷定進(jìn)線之間是否出現(xiàn)了循環(huán)功 率。本發(fā)明專利公開的方法，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)高供電可靠性與DER友好接入的有機(jī)統(tǒng)一。
【附圖說明】
[0024]附圖1為具有三條進(jìn)線的含逆變型DER點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
[0025]附圖2為5處發(fā)生故障，對應(yīng)的正序故障分量等值網(wǎng)絡(luò)圖。
[0026]附圖3為5處發(fā)生故障，對應(yīng)的正序故障分量等值網(wǎng)絡(luò)圖。
[0027]附圖4為f3處發(fā)生故障，對應(yīng)的正序故障分量等值網(wǎng)絡(luò)圖。
[0028] 附圖5為5處發(fā)生不對稱性故障時，對應(yīng)的負(fù)序故障分量等值網(wǎng)絡(luò)圖。
[0029] 附圖6為5處發(fā)生不對稱性故障時，對應(yīng)的負(fù)序故障分量等值網(wǎng)絡(luò)圖。
[0030] 附圖7為f3處發(fā)生不對稱性故障時，對應(yīng)的負(fù)序故障分量等值網(wǎng)絡(luò)圖。
[0031] 附圖8為基于正序故障分量的主保護(hù)動作邏輯圖。
[0032] 附圖9為基于負(fù)序故障分量的主保護(hù)動作邏輯圖。
[0033] 附圖10為進(jìn)線之間循環(huán)功率保護(hù)邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 本發(fā)明提出含逆變型DER的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)故障特征與低壓進(jìn)線保護(hù)新方法，下面結(jié)合 實(shí)例與附圖對本發(fā)明予以詳細(xì)說明。
[0035] 1.故障特征分析
[0036] 以具有三條進(jìn)線的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行故障特征分析，并在其低壓母線上接入逆變 型DER，其簡化結(jié)構(gòu)如附圖1所示。其中，匕為各條進(jìn)線的等效電動勢;Z Sl為各條進(jìn)線電源等 值內(nèi)阻抗;Zu為各條進(jìn)線的等值阻抗;Pi為低壓進(jìn)線i的保護(hù)(含DER接入點(diǎn)處）；i = 1，2，3， DER〇
[0037] 結(jié)合附圖1，分析進(jìn)線1、母線側(cè)以及逆變器輸出側(cè)發(fā)生不同類型故障時的各序故 障分量及其功率方向特征。
[0038] (1)正序故障分量特征
[0039] 1)當(dāng)負(fù)處發(fā)生短路故障時，正序故障分量網(wǎng)絡(luò)如附圖2所示。其中，g為假定的故 障點(diǎn)處正序電壓故障分量;為電源正序內(nèi)阻抗;Zm為線路正序阻抗;Ζρπ為變壓器正 序阻抗;Zl為DER的正序內(nèi)阻抗;1^77為變壓器i低壓側(cè)的正序電壓故障分量;為DER 接入點(diǎn)的正序電壓故障分量，且有::/^為變壓器正序電流故障 分量;為DER等效可?空電流源輸出的1序電流故障分量;為 DER接A開關(guān)處的iH序 電流故障分量。規(guī)定正序電流保護(hù)的正方向從變壓器指向低壓母線，且參考電流分別為 H服。
[0040] 考慮到中低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，等值電阻與電抗的比值較高(甚至二者比值大于5)，系 統(tǒng)的阻抗角接近于〇度。計(jì)及故障點(diǎn)處過渡電阻等因素的影響，設(shè)定其動作區(qū)間為±90°。此 時，理論上DER接入開關(guān)處的電流與DER實(shí)際輸出電流相等，既滿足= /"μ。可見，各保 護(hù)處的正序電壓故障分量與正序電流故障分量之間存在如下關(guān)系：
[0042] 2)當(dāng)5處發(fā)生短路故障時，正序故障分量網(wǎng)絡(luò)如附圖3所示。此時理論上滿足 = ;各保護(hù)處的正序電壓故障分量與正序電流故障分量之間存在如下關(guān)系：
[0044] 3)當(dāng)f3發(fā)生短路故障，即逆變器輸出端口與其接入開關(guān)之間發(fā)生故障，對應(yīng)的正 序故障分量網(wǎng)絡(luò)如附圖4所示。此時，DER接入開關(guān)處的電流與DER實(shí)際輸出電流不再相等。 各保護(hù)處的正序電壓故障分量與正序電流故障分量之間存在如下關(guān)系：
[0046]由式（1)一式(3)，即利用保護(hù)Pi處的正序故障分量功率方向，并結(jié)合逆變器輸出 電流與接入開關(guān)處的電流能夠判斷出故障點(diǎn)位于Ρ:的上游還是下游;Ρ:的上游故障即為中 壓進(jìn)線、變壓器及其低壓引出線故障，以及DER輸出側(cè)下游故障即為低壓母線以及負(fù)荷 出線故障。
[0047] (2)負(fù)序分量特征
[0048] 負(fù)荷較重的低壓配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時的電流較大，系統(tǒng)短路尤其是非對稱性故障 時(主要針對兩相短路與兩相接地短路故障）的電流有限，僅靠正序電流難以滿足保護(hù)靈敏 度要求，有必要分析相間短路故障時的負(fù)序故障分量特征。系統(tǒng)正常運(yùn)行時沒有負(fù)序分量， 僅在非對稱故障發(fā)生后會出現(xiàn)，因此負(fù)序分量本身即為負(fù)序故障分量。以附圖1所示的含 DER點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行分析。
[0049] 1)當(dāng)5處發(fā)生不對稱性短路故障時，對應(yīng)的負(fù)序分量等值電路如附圖5所示。其 中，￡>2為假定的故障點(diǎn)處負(fù)序電壓，辦^石^石^分別為電源負(fù)序內(nèi)阻抗屬路負(fù)序阻抗 以及變壓器負(fù)序內(nèi)阻抗；分別為變壓器低壓側(cè)及DER接入點(diǎn)的負(fù)序電壓； 分別為各個保護(hù)安裝處對應(yīng)的負(fù)序電流。規(guī)定負(fù)序電流保護(hù)的正方向由變壓器 指向低壓母線，參考電流分別表示為/,.。且此時DER及其接入開關(guān)處沒有負(fù)序回 路，即滿足=_〇。·
[0050]各保護(hù)處的負(fù)序電壓與負(fù)序電流之間存在如下關(guān)系：
[0052] 2)當(dāng)5處發(fā)生非對稱性短路故障時，對應(yīng)的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如附圖6所示。此時DER及其 接入開關(guān)處沒有負(fù)序等值回路，即滿足= 此時，各保護(hù)安裝處的負(fù)序電壓與負(fù)序電 流之間存在如下關(guān)系：
[0054] 3)逆變器與保護(hù)之間發(fā)生故障，即f3處發(fā)生非對稱性短路故障時，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如附 圖7所示。由于DER的逆變器跟蹤正序電壓，僅會輸出正序電流，其內(nèi)部沒有負(fù)序回路;但DER 接入開關(guān)處存在負(fù)序電流，即# 〇。各保護(hù)處的負(fù)序電壓與負(fù)序電流之間存在如下關(guān) 系：
[0056] 由式(4)一式(6)，利用保處的負(fù)序功率方向，并結(jié)合逆變型開關(guān)處的負(fù)序電 流能夠判斷出故障點(diǎn)位于上游還是下游;Pi的上游故障即為中壓進(jìn)線、變壓器及其低壓 引出線故障，以及DER輸出側(cè);Prf游故障即為低壓母線以及負(fù)荷出線故障。
[0057] 因此，基于式（1)-(6)可以確定出各類故障的位置區(qū)間。無論外部故障還是其他原 因，只要逆變器輸出電流過大且超出其輸出上限值時，逆變器內(nèi)部便會自動進(jìn)行限流;故此 處不包括逆變器內(nèi)部故障的保護(hù)。
[0058] 2.保護(hù)定值整定原則
[0059] (1)正序電流突變量定值按躲過低壓母線接入最大三相負(fù)載時流過進(jìn)線保護(hù)的電 流值進(jìn)行整定，可躲過低壓負(fù)載啟動對正序突變量的影響：
[0061 ] 式中，Krei-可靠系數(shù)，可取1.05~1.1; Kss-綜合自啟動系數(shù)，可取5~7; pmax-低 壓母線最大三相負(fù)載的有功功率;N-點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)線數(shù)，并按照N-1原則考慮;UN-低壓母線 額定電壓;夢一系統(tǒng)運(yùn)行時的功率因數(shù)；
[0062] (2)負(fù)序電流突變量定值按躲過低壓母線接入最大單相負(fù)載時流過進(jìn)線保護(hù)的負(fù) 序電流進(jìn)彳丁整定：
[0064]式中-低壓母線最大不平衡度對應(yīng)的單相負(fù)載功率；
[0005] (3)正序突變量啟動元件的靈敏系數(shù)按下式計(jì)算，
[0067] 式中，Ik.min.l·為保護(hù)上游發(fā)生對稱短路時，流過對應(yīng)逆功率保護(hù)的最小正序電 流突變量；
[0068] (4)負(fù)序突變量啟動元件的靈敏系數(shù)按下式計(jì)算，
[0070] 式中，Ik.re.min.2為保護(hù)上游發(fā)生不對稱短路時，流過對應(yīng)逆功率保護(hù)的最小負(fù)序 電流突變量值。
[0071] 3.主保護(hù)動作邏輯
[0072] 基于正序故障分量、負(fù)序故障分量及其功率方向，可以構(gòu)建點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)線主保護(hù)。 其動作邏輯分別如附圖8和附圖9所示。
[0073] 其中，t為突變量保持時間；^為動作信號延時時間；Δ h-n，Δ Ilr分別為保護(hù)i 以及DER處的正序電流變化量大??；△ hit為正序電流變化量誤差容限，主要考慮電流測量 誤差與計(jì)算誤差；V 1-DER通過逆變器獲取的DER輸出電流大??；h-set為正序電流變化量動作 閾值;Pi-η為各個保護(hù)正序故障分量功率方向。其中，I 2it為設(shè)定的負(fù)序電流動作閾值。
[0074] 考慮到其內(nèi)部電力電子器件動作速度遠(yuǎn)快于系統(tǒng)側(cè)的機(jī)械開關(guān);無論是外部系統(tǒng) 故障還是變頻器過載引起，只要輸出電流超出其上限，變頻器便會自動限制輸出電流值。此 處只是涉及到進(jìn)線保護(hù)以及DER接入開關(guān)處的保護(hù)，未涉及到DER逆變器內(nèi)部的保護(hù)算法。 [0075] 可見，通過正序以及負(fù)序電流變化量大小，可以區(qū)分系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，即系統(tǒng)是否正 常運(yùn)行;一旦出現(xiàn)故障，利用正序以及負(fù)序故障分量可確定故障位置。此處，將DER引起的功 率倒送納入系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)，消除了原有點(diǎn)狀保護(hù)對于DER接入容量的限制。
[0076] 4.防止饋線之間出現(xiàn)循環(huán)功率的方法
[0077] 傳統(tǒng)的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)，僅以線路中是否出現(xiàn)功率倒送為依據(jù)，無法區(qū)分其 源于進(jìn)線之間的循環(huán)功率還是保護(hù)上游故障，在不含DER或者DER接入容量較小的情況下， 該配置方式能夠滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求;但難以滿足DER寬限接入后的穩(wěn)定運(yùn)行要求。
[0078] 實(shí)時檢測各條進(jìn)線的功率，并計(jì)算逆功率運(yùn)行的線路功率之和；同時，檢測并計(jì)算 所有DER的總出力;若前者大于后者，則可斷定進(jìn)線之間出現(xiàn)了循環(huán)功率;并結(jié)合DER出力波 動性周期特征合理設(shè)置動作時限，以防止進(jìn)線間長時間存在循環(huán)功率，實(shí)現(xiàn)邏輯如附圖10 所示。
[0079] 其中，PSj為該點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)逆功率運(yùn)行的進(jìn)線功率，ΣΡ^為所有逆功率運(yùn)行的 進(jìn)線功率之和;t delay是為消除DER波動性對于進(jìn)線功率分布的影響，專門設(shè)置的延時時間。 且當(dāng)退出運(yùn)行的饋線投切開關(guān)兩側(cè)的電壓滿足重合條件后，依然經(jīng)過t delay延時之后自動合 閘，td(3lay決定于DER的類型及其出力波動周期。
[0080] 5.后備保護(hù)
[0081] 利用過電流保護(hù)作為后備保護(hù)，按照躲過最大負(fù)荷接入時引起的最大電流為依據(jù) 進(jìn)行整定;后備保護(hù)的延時時間考慮如下因素：
[0082] (1)保護(hù)啟動時間，即計(jì)算突變量所需要的時間窗口，3個周波；
[0083] (2)為保證可靠性，加入的延時時間2個周波；
[0084] (3)通信延時以及開關(guān)動作時間總計(jì)2個周波；
[0085] 上述總時間為7個周波，故后備保護(hù)的延時時間可設(shè)定為0.2S。
[0086] 本發(fā)明利用含逆變型DER點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)不同位置發(fā)生不同類型故障時的序電流故障分 量及其功率方向特征，構(gòu)建了點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)主保護(hù)動作判據(jù);利用帶有一定延時的過電流保護(hù) 作為后備保護(hù);并利用所有進(jìn)線的逆功率之和與DER總出力進(jìn)行對比，綜合判斷進(jìn)線之間是 否存在循環(huán)功率。以上為本發(fā)明的一個實(shí)例，不影響本發(fā)明的擴(kuò)容性和廣泛的實(shí)用性。對于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種形式的變化和改進(jìn)，凡在本發(fā)明的精神和原理 之內(nèi)，所做的任何變化都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 含逆變型分布式電源(distributed energy resource，DER)的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)故障特征與 低壓進(jìn)線保護(hù)新方法，其特征在于： (1) 點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)某條低壓電源進(jìn)線（簡稱進(jìn)線)保護(hù)安裝處上游發(fā)生故障，流過該保護(hù)的 正序故障分量功率方向?yàn)檎?，而其余進(jìn)線保護(hù)處的正序故障分量功率方向均為負(fù)，且理論 上，DER輸出的正序電流故障分量與DER接入開關(guān)處正序電流故障分量相等； (2) 點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)低壓母線發(fā)生故障，流過所有進(jìn)線保護(hù)處的正序故障分量功率方向均為 負(fù)，且理論上，DER輸出的正序電流故障分量與DER接入開關(guān)處正序電流故障分量相等； (3 )DER逆變器輸出端口與其接入開關(guān)之間發(fā)生故障，DER輸出的正序電流故障分量與 DER接入開關(guān)處正序電流故障分量不再相等;而此時流過所有進(jìn)線保護(hù)處的正序故障分量 功率方向均為負(fù)； (4) 點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)某條進(jìn)線保護(hù)安裝處上游發(fā)生不對稱故障，流過該保護(hù)的負(fù)序功率方向 為正，而其余進(jìn)線保護(hù)處的負(fù)序功率方向均為負(fù)，且理論上，DER接入開關(guān)處不存在負(fù)序電 流； (5) 點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)低壓母線發(fā)生不對稱故障，流過所有進(jìn)線保護(hù)的負(fù)序功率方向均為負(fù)，且 理論上，DER接入開關(guān)處不存在負(fù)序電流； (6) DER逆變器輸出端口與其接入開關(guān)之間發(fā)生不對稱故障，DER接入開關(guān)處存在負(fù)序 電流，但DER逆變器輸出端口處不存在負(fù)序電流。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:不同進(jìn)線保護(hù)安裝處上游、低壓母線處及 分布式電源逆變器輸出端口與其接入開關(guān)之間發(fā)生故障時，會出現(xiàn)不同程度的正序及負(fù)序 電流突變量，可作為保護(hù)啟動判據(jù)，并根據(jù)其序功率方向來確定故障區(qū)間，由此構(gòu)成點(diǎn)狀網(wǎng) 絡(luò)低壓進(jìn)線主保護(hù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:利用低壓進(jìn)線以及DER接入開關(guān)處配置的 過電流保護(hù)作為后備保護(hù)，按照躲過最大負(fù)荷接入時引起的最大電流為依據(jù)進(jìn)行整定;后 備保護(hù)的延時時間可設(shè)定為0.2S。4. 根據(jù)權(quán)利要求1，權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：為防止點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)線之間出現(xiàn)循環(huán)功率，實(shí)時檢測各條進(jìn)線的功率，并計(jì)算逆功率運(yùn)行的線路功率之和；同 時，檢測并計(jì)算所有DER出力之和。若前者大于后者，則可斷定進(jìn)線之間出現(xiàn)了循環(huán)功率;為 消除DER波動性對于進(jìn)線功率分布的影響，設(shè)置一定的延時時間跳開逆功率最大的支路;且 當(dāng)退出運(yùn)行的饋線投切開關(guān)兩側(cè)的電壓滿足重合條件后，依然經(jīng)過延時之后自動合閘，該 時間決定于DER的類型及其出力波動周期。
【文檔編號】H02H7/28GK106026055SQ201610447531
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】仉志華, 李兩桓, 田詠桃, 馬駿, 王斌
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)