[发明专利]一种新型微电网正序阻抗差动保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种适用于微电网运行特点的正序阻抗差动保护方法。

背景技术

微电网复杂的网络结构和灵活多变的运行特点使得传统配电网保护难以正确动作，甚至保护性能优越的输电网保护直接应用于微电网中也同样面临考验。微电网运行方式灵活多变，不同运行方式下故障电气量存在明显的差异，在孤岛运行状态下，短路电流幅值明显小于并网状态，按传统三段式电流保护的整定原则难以保证保护的灵敏性。分布式电源出力与用电负荷的随机性，也导致功率流向的不确定性，若故障点下游分布式电源出力不足以提供负荷功率所需，则将出现穿越性故障电流，此外发生高阻故障时，也会造成穿越性电流，将影响保护故障方向的判别。微电网内的分布式电源(distributed generation，DG)多为逆变型电源，其故障特征不同于旋转型电源，将影响基于正序故障分量的保护的动作性能。GB19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》对光伏电站应该满足的低电压穿越作出要求：发生三相短路故障且并网点线电压跌落至0时，仍能不脱网连续运行0.15s。此低电压穿越时间远大于保护动作时间，即当逆变电源上游线路段发生三相短路故障时，仍需要考虑光伏电站所提供的短路电流。以上诸多因素，使微电网的保护设计面临严峻挑战。

为了解决以上运行特点给微电网保护带来的问题，国内外学者进行了大量的研究。

现有技术中将微电网以母线为依据分割为若干个区域，取每个区域内各馈线的正序故障分量电流，通过比较区域主馈线与各从馈线的正序故障分量电流相角差，确定故障区域。

现有技术中利用正序故障分量电流相角突变量方向，构造了新型电流纵联方向保护。

现有技术中采用了正序故障分量电流的搜索保护与差动保护相结合的综合保护方案。

由于逆变型电源无法在正序故障分量网络中等效为接地阻抗，利用故障分量的判别方法其可靠性有待研究，同时以上文献均没有针对微电网某些的故障情形如故障穿越性电流、高阻故障，进行保护原理的适应性分析。

现有技术中利用基于通信的网络化保护获取各断路器故障电流方向锁定故障区域。此类保护需要通信的数据量较大，造价较高，当通信系统故障时，导致保护系统瘫痪。

总之，现有关于微电网保护的方法中，均没有考虑到两侧短路电流的幅值差异与故障电流穿越现象对保护性能的影响，以及高阻故障时传统保护方案灵敏度不足的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种新型微电网正序阻抗差动保护方法，并配以比相式距离保护作为辅助判据，用于解决正序阻抗差动保护的三相金属性短路检测盲区，实现微电网内部故障的保护。本发明方法充分考虑了故障时穿越性电流、大过渡电阻对故障检测的影响，并且不借助于同步信号采集，不借助于故障分量，有效解决了微电网复杂的网络结构与多变的运行状态给微电网保护带来的问题，保证了保护的选择性与可靠性。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种新型微电网正序阻抗差动保护方法，包括以下步骤：

(1)实时采集微电网的各段主干馈线两侧的三相电流信息以及母线处的三相电压信息；

(2)根据各相电流的瞬时值突变量，确定故障起始时刻；

(3)存储故障起始时刻以后一个周波的故障数据，利用对称分量法获取正序电流以及正序电压，进而获得线路两侧保护测量正序阻抗；

(4)正序阻抗差动保护区的两侧保护装置进行正序阻抗信息的交换；

(5)本侧保护装置获取正序阻抗差动保护区对侧的正序阻抗信息后，进行动作阻抗和制动阻抗的计算；

(6)构造正序阻抗差动保护方案的带制动特性的判据；根据所述判据判断是否是故障区段，并通过比相式距离保护元件辅助判据进一步进行故障方向的判别；

(7)如果是故障区段，则本侧保护装置对本次断路器发出跳闸信号，同时，本侧保护装置给对侧装置发出跳闸信号；若不是故障区段，则判断为短时扰动，等待设定时间后返回。

所述步骤(2)中确定故障起始时刻的具体方法为：

连续计算三相电流的瞬时值突变量，将各相瞬时值突变量与设定阈值进行比较，若存在连续3个突变量超过阈值，则判断发生了故障，且标记首个突变量超过设定值的点为故障起始点，并以此作为工频正序分量计算周期的起始时刻。

所述步骤(3)中，获得线路两侧保护测量正序阻抗的方法具体为：

1)利用所求得的故障起始点求取一个周波的电流、电压的瞬时值，进而获得基波工频分量；