[发明专利]微电网多层级协同反时限线路保护方法与装置

权利要求书

1.一种微电网多层级协同反时限保护方法，其特征在于，包括：多层级协同反时限保护系统结构、反时限差动电流保护方法和多层级协同保护方法，其中：

所述的多层级协同反时限保护系统结构的设计，具体包括以下步骤：

微电网保护层级：以故障点为中心，按照故障影响扩散衰减的过程，将保护划分为中心层、区域层和系统层，其中：中心层由单线路构成，区域层为多线路相连组成的区域，系统层针对微电网系统，不同层级在范围上存在重叠和交叉，且对故障的敏感程度和隔离要求各不相同；

多层级协同保护方法：对于微电网线路，保护系统由“中心层主保护—区域层多级后备保护—系统层并网保护”组成，其保护动作时间与故障严重程度相关，且不同层级保护之间通过阶梯时限原则实现协同配合，总体呈现阶梯式反时限特性；对于外部电网故障，在系统层设计反时限低电压保护，兼顾微电网故障隔离和低电压穿越能力；

所述的反时限差动电流保护方法，其具体包括以下步骤：

反时限差动电流保护方法：结合电流差动保护具有绝对选择性的特点，将差动电流相量引入反时限过电流保护构成新的保护方案；该保护引入差动电流作为故障判别依据，且动作时间与差动电流大小呈现反时限特性，故称为反时限差动电流保护；其中，基于差动电流的反时限动作曲线一方面具有较高的灵敏性，另一方面可自适应故障严重程度；但为防止过渡电阻因素造成保护延时较长，设置保护动作时间上限不超过阶梯时限；为降低保护通信量，反时限差动电流保护采用电流的正序分量；

反时限差动电流保护配合方法：反时限差动电流保护判据由线路两侧电气量构成，其保护范围可扩展为多端区域，从而形成反时限差动电流区域后备保护；为了满足保护配合要求的同时能够加速动作，根据反时限差动电流保护的反时限曲线特性确定最优的配合方式；

所述的多层级协同保护方法，其具体包括以下步骤：

中心层保护：1)保护判据直接应用反时限差动电流保护动作方程；2)若保护动作执行后故障仍未切除，则监测相应断路器状态并发送至区域层保护单元；

所述的反时限差动电流保护动作方程为：其中：和为线路两端电流相量；为线路差动电流；I_op为保护启动电流；K_set为保护制动系数；t为保护动作时间；Δt为阶梯动作时限；A为时间常数；α和β为反时限曲线的形状系数和平移系数；

区域层保护：1)根据区域内拓扑结构，划分全部反时限差动电流环并确定保护等级；2)对反时限差动电流环配置区域后备保护判据；3)相邻反时限差动电流环可能存在交叉重叠，为尽可能减少故障的影响范围，规定同级反时限差动电流环，位于微电网弱馈侧的保护优先级高；4)当线路发生故障时，结合上级保护传回的断路器状态和反时限差动电流环的优先级，确定预动作区域后备保护；

系统层保护：1)监测PCC状态，判断微电网的运行方式，据此设置保护系统的参数整定值；2)设计主母线保护和PCC点并网保护算法。

2.一种实现权利要求1所述微电网多层级协同反时限保护方法的装置，其特征在于，包括：单条线路、多线路相连组成的区域以及微电网系统三层，不同层级在范围上存在重叠和交叉，且对故障的敏感程度和隔离要求各不相同；在此基础上，以故障点为中心，按照故障影响扩散衰减的过程，将保护划分为中心层、区域层和系统层，通过不同层级保护之间的协同来解决传统配电网电流保护上下级配合困难和灵敏性不足的问题，从而有效应对微电网灵活多变的运行方式，形成微电网多层级协同保护；

1)中心层保护以单条线路为保护的基本单元，是微电网线路的主保护；中心层保护采用分布式结构，即对微电网内线路均装设保护单元，从而减少通信环境因素对保护性能的影响，保证保护的可靠性；

2)区域层保护面向多线路相连组成的区域，保护范围依照微电网馈线支路进行划分，由于区域层保护需要综合处理区域内各电流互感器采集的信息，为降低对通信系统的要求，采用集中式结构，通过中央处理单元协同控制区域内各级保护；

3)系统层保护面向微电网的主母线和公共连接点，保证微电网与外部配电网的故障隔离，并监测微电网并网或孤岛运行方式，自适应调整保护系统的配置参数。