[发明专利]低压系统多层级全范围选择性协调保护技术

说明书

技术领域

本发明涉及低压系统中的选择性保护技术，具体是应用短路故障早期检测及其预测来实现的系统保护选择性的技术。

背景技术

传统的低压系统中采用三段式过电流保护，上下级断路器之间常通过设定不同的整定电流或动作延时时间来实现系统保护的选择性。但这种保护方式是以牺牲保护的快速性为代价来获取保护的选择性，而且这种保护方式无法实现准确的选择性保护。当系统级数较少时，延时时间较短，对处于发生短路故障的设备影响较小。如果级数过多，延时时间过长，则由于短路导致的电压跌落会影响正常负荷的运行；同时过长的延时时间还可能导致局部过热、对正常设备造成损坏。此外，低压配电网络规模相对较小，短路后相邻两级的保护开关所处部位的短路电流值相近，使得保护开关的动作电流值难以整定，当系统中任意部位发生短路故障后，虽然可以最终达到可靠隔离故障的作用，但有可能引起非故障区域断电，达不到较好的选择性。

近年来，许多学者及企业在改进选择性保护技术方面进行了大量的研究，在传统的时间——电流选择性的基础上，提出或推出了如虚拟时间选择性、能量选择性、区域选择性联锁等选择性保护方案及产品。但这些方案或产品仅是对传统过流保护方法的改进，并不适用于所有场合，也无法实现准确的全选择性保护。

随着电网的发展尤其是智能配电网的应用需求，其对配电线路保护的速动性和选择性提出了更高的要求。当前选择性保护技术的发展方向已不仅是局部选择性提升到全局选择性，而且将系统的选择性保护范围从电源侧向终端侧延伸。本发明将基于低压系统短路故障早期检测及其峰值预测方法，配合以智能的信息交换及快速分断操作机构，由此提高低压系统保护的选择性，实现多层级配电系统全范围智能化的选择性协调保护。

发明内容

本发明的目的是提出一种新的低压配电系统选择性保护技术，该技术以短路故障早期检测及其峰值预测为基础，配合智能的信息交换平台及快速分断机构，实现多层级配电系统全范围智能化的选择性保护。

    本发明采用以下方案实现：一种低压系统多层级全范围选择性协调保护技术，其特征在于： 

   1）监测流经低压系统各层级各支路断路器的电流、电压量，并对其进行实时的在线短路故障早期检测；

   2）就地判断低压系统各层级各监测支路是否发生了短路故障；若是，对该支路的故障电流进行峰值预测；若否，继续监测；

   3）各个检测到短路故障的支路将该支路的故障电流预测结果及断路器编号上传到智能控制与信息交换平台；然后在平台上，将上传的信息与预先存储在平台中的各层级的各支路断路器信息进行分析比较；最后根据分析诊断结果，向能可靠分断已发生的短路故障的相应层级的支路断路器发送控制命令；   

4）支路断路器根据接收到的命令，在短路早期快速切断短路故障。

所述的短路故障早期检测是基于短路电流奇异性特征及其辨识期间的电压变化率综合分析的早期检测方法。近年来，许多学者对于短路故障的早期监测方法进行了大量的研究，如基于回归分析的峰值预测法、小波分析法、立方判据法等。但若仅使用其中一种方法，则检测的可靠性可能达不到要求。为了提高短路故障早期检测的可靠性，本发明采用基于短路电流奇异性特征及电压变化率综合分析的早期检测方法。

为了实现多层级的选择性协调保护，无论短路故障发生在任何层级或支路节点，所述的故障电流峰值预测对于各层级每一个检测到短路故障的支路都要进行。由于短路故障的峰值电流与故障初相角、预测时刻的电流瞬时值有很大的关系，所述的故障电流峰值预测需要考虑到短路故障的初相角、短路故障早期可靠辨识时刻（一般短路故障早期辨识时间需要0.2-0.5ms）的电流瞬时值等信息。且为了减少智能信息交换平台判断时间及其与各支路断路器短路故障检测装置的通讯时间，所有的峰值预测均在各支路断路器处的本地短路故障早期检测辨识及其峰值预测装置中进行。