[发明专利]一种基于逻辑量信息的配电网区域保护系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，尤其涉及一种基于逻辑量信息的配电网区域保护系统及方法。

背景技术

配电系统通常为多分支辐射型结构，馈线段电气距离短，且存在T型连接的节点。这使得基于动作电流整定的保护选择性较差，而利用动作延时整定的保护不能满足速动性要求，系统安全稳定性难以保证。同时，基于就地信息的本地保护难以适应分布式电源(Distributed Generation,DG)接入和系统运行方式多变，潮流方向不确定等问题，存在较高的拒动或误动风险。基于广域信息的保护原理充分利用多点信息，从而使故障定位更为准确可靠。

基于广域信息的保护原理最关键的问题是明确所利用信息的类型和处理信息的方法。目前，国内外学者对基于广域信息的保护方案研究包括：利用馈线段两端节点是否均流过故障电流判断故障线路、通过比较电流幅值差判断故障线路、集合所有保护从机的故障方向信息并利用矩阵算法进行故障搜索等，但对于DG接入的多源网络难以判断故障位置，也难以保证保护的速动性和可靠性。

鉴于此，本发明提出基于逻辑量信息的配电网区域保护方案，消除多DG和多分支的影响，保证故障快速可靠切除。首先，分析多DG和多分支线路下本地电流保护存在的问题，在此基础上，提出三段式方向电流保护整定及配合原则，然后根据断路器配置情况划分区域范围，并结合电流保护动作信息 构成区域保护动作判据，准确识别区内故障、闭锁区外故障。该方案以多信息构成冗余，具有较强的容错能力，同时由于采用逻辑量，信息交互量少，不受信息非同步的影响。IEEE 33节点配电系统验证了保护方案的正确性和有效性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于逻辑量信息的配电网区域保护系统，其特征在于，所述系统包括顺序相连的故障信息采集模块、故障定位模块和跳闸指令输出模块；

所述故障信息采集模块用于采集配电网中各个节点的三段式电流保护动作信息，并将所采集信息发送至故障定位模块；

所述故障定位模块利用保护区域内各个节点的三段式电流保护动作信息得到区内保护信息逻辑值，然后根据区域保护动作判据得出区域保护动作信号；

所述跳闸指令输出模块用于发出断路器跳闸或闭锁信号。

一种基于逻辑量信息的配电网区域保护方法，其特征在于，所述方法包括步骤1、故障信息采集

采集配电网中各个节点的三段式电流保护装置动作信息；

步骤2、故障定位

利用故障信息采集模块采集到的三段式电流保护信息和区域保护动作判据准确识别区内、区外故障；

步骤3、结果输出

判断断路器是否动作，输出断路器跳闸或闭锁指令。

所述步骤2中的区域保护动作判据为

设区域内有n个开关节点并按供电路径顺序编号；

当末节点为断路器时，各节点的区内保护信息表示为

其中，P为保护动作信息，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段；表示开关i处的保护综合动作信息，i＝1,2,…,n-1,表示电流Ⅰ段、Ⅱ段或Ⅲ段动作；表示保护均不动作；P_j,Ⅲ为开关j处的电流Ⅲ段，P_j,Ⅲ＝1即动作，P_j,Ⅲ＝0即不动作；A_n-1表示区域内第n-1条支路的故障情况，用于确认故障是否发生在该支路上，A_n-1＝1时故障发生在该条支路上，A_n-1＝0时故障未发生在该条支路上；

当末节点为末梢节点即为只连接用户或联络开关的节点，节点的区内保护信息表示为

联立式(1)和式(2)，得区内保护信息逻辑值为

E表示该区域内的故障情况，用于确认故障是否发生在该区域内，E＝1时表示故障发生在该区域内，E＝0时表示故障未发生在该区域内；

A_k表示区域内第k条支路的故障情况，用于确认故障是否发生在该支路上，A_k值为1则表示故障发生在该条支路上，A_k值为0则表示故障未发生在该条支路上；

区域保护动作判据为