[发明专利]一种小电流接地直流配电系统接地故障保护方法

说明书

本发明涉及一种小电流接地直流配电系统接地故障保护方法，包括：配备在直流配网中的保护装置实时采集线路上的电流；定义小波基函数，进行实时小波变换；若在电流平稳但存在干扰与噪声环境下wt(k,N)的最大值不超过wt_max，启动保护；故障定位；经过一定延时Δt₂后检测跳开断路器线路侧位置的对地电压，若存在高压则重合闸；在经过一段确保以上动作完成的延时Δt₃后，解除正极母线上断路器的闭锁，跳开故障线路正极断路器以确保设备与人员安全。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护和自动化领域，具体涉及一种在采用小故障电流接地方式的直流配网中检测与定位接地故障的方法。

背景技术

随着分布式电源快速发展、直流负荷不断增加、储能应用日益广泛，传统交流配用电系统中交直流能量变换损耗高、配用电变换灵活性差、配用电环节匹配性低的问题日益凸现；此外，随着用电客户对电能质量及供电可靠性等要求不断提高，传统的交流配用电系统在电能供应稳定性、经济性等方面将遇到新的挑战，越发不能满足日新月异的直流电源与用电需求。而直流配用电系统因具有功率调配灵活、系统效率高、供电容量大、线路损耗小、电能质量好、提供无功补偿等优点，以及适于分布式电源、储能装置和直流负荷灵活接入，有助于解决传统交流配用电系统发展中的一系列新问题，是配用电系统的重要发展方向。直流配网保护做为二次系统直接服务于主直流系统，具重要价值和研究前景。

接地故障为电力系统中发生频率最高的一类故障，在小故障电流接地方式下的直流配网接地故障，其过渡变化范围电阻大、故障特征电流不明显；另外，低压直流配电系统拓扑结构复杂、支路繁多，从经济性层面出发要求装设非通信保护设备；加之由于存在大量分布式电源，其运行方式变化大，负荷波动对保护干扰严重。以上的种种原因导致小电流直流配电系统的接地故障检测成为一项极具挑战性的技术门槛。

发明内容

该发明针对小故障电流接地方式下的直流配电系统，提供一种接地故障定位与隔离保护方法，该方法不基于通信，提取部分本地测量电流组合构造判据，通过小波变化提取判据微小的变化细节，仅采用控制配合即可有效定位与切除故障线路，能够保证在大过渡电阻、复杂系统运行状态与结构下故障定位的正确性，并有效识别故障与负荷波动。技术方案如下：

一种小电流接地直流配电系统接地故障保护方法，包括如下步骤：

(1)配备在直流配网中的保护装置实时采集线路上的电流i_l，电流数据为一系列离散点，组成待处理的电流数据x(k)，其中k代表不同的离散采样时刻；

(2)定义小波基函数为：

其中N为小波基函数尺度可变化的数据窗长；

(3)将电流数据x(k)与式(1)代入下面的实时小波变换公式：

得到各采样时刻k、数据窗尺度N下的电流的小波变换值wt(k,N)，以其做为检测故障与识别故障方向的判据；

(4)保护启动：若在电流平稳但存在干扰与噪声环境下wt(k,N)的最大值不超过wt_max，启动保护，判据如下：

wt(k,N)＞K_rel1·wt_max (3)

其中K_rel1为可靠系数；

(5)故障定位：定义两类判据值K₁、K₂分别为：