[发明专利]基于波形差异特征的多能源系统线路保护方法

说明书

本发明公开了一种基于波形差异特征的多能源系统线路保护方法，通过测量被保护线路两侧电流，计算两侧正序电流故障分量，通过峰谷检测算子提取两侧正序电流故障分量初始峰值和其对应时刻，以判别区、内外故障。本发明确保多能源系统中被保护线路两侧保护装置能快速准确地区分区内、区外故障，适用于环型和辐射型两种结构的多能源系统，对通信要求低，保护阈值易设置，具有良好的选择性和灵敏度。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，涉及一种基于波形差异特征的多能源系统线路保护方法。

背景技术

多能源系统是一种将分布式微源、负荷、储能装置以及电力电子换流器有机整合在一起的小型发配电系统，可以运行于并网或孤岛两种模式，能有效降低间歇性分布式电源对配电网的不利影响，同时最大限度地利用分布式电源出力，是分布式微源接入配电网最有效的方式之一。作为大电网与分布式微源的重要纽带，多能源系统的安全稳定运行是实现其与大电网能量、信息交互的首要保障。

然而，相比于大电网惯性大、阻尼强的特点，多能源系统电力电子化程度高，呈现惯性小、阻尼弱的运行特性，当系统发生故障时，需快速切除故障，否则容易发生失稳导致系统崩溃，对保护装置的快速性要求较高。此外，不同于传统配电网的单一潮流方向特点，多能源系统具有微源分布分散、网络结构多变、潮流双向等特点，且由于电力电子装置的过流能力差，故障期间逆变型微源的电流输出能力有限，尤其是对于孤岛运行的多能源系统，传统电流保护很可能失去选择性，发生拒动或误动等问题。

近年来，国内外专家学者们针对多能源系统的保护开展了大量的研究工作，并提出了新的保护方案，主要包括单端保护和双端保护两类。其中，单端保护不需要通信，只需利用本地信息进行故障检测，主要包括电流幅值、谐波、暂态分量等故障特征，实现简单，但很难适应拓扑多变的多能源系统，且有保护死区，选择性较差；相比于单端保护，双端保护具有良好的选择性，需要通信，常利用被保护线路两侧的瞬时电流差值、初始行波极性和时间信息、方向差异或者阻抗差值等故障特征，对信息采集单元或通信的硬件要求较高，较难实现。因此急需研究一种兼顾选择性和应用可行性的多能源系统保护方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于波形差异特征的多能源系统线路保护方法，确保多能源系统中被保护线路两侧保护装置能快速准确地区分区内、区外故障，适用于环型和辐射型两种结构的多能源系统，对通信要求低，保护阈值易设置，具有良好的选择性和灵敏度。

本发明所采用的技术方案是，基于波形差异特征的多能源系统线路保护方法，包括：

步骤1，将多能源系统中被保护线路的两侧分别被称为m侧和n侧，被保护线路m侧和n侧保护装置分别实时采集三相电流，m侧三相电路采样值序列为i_mA(k)、i_mB(k)、i_mC(k)，n侧三相电路采样值序列为i_nA(k)、i_nB(k)、i_nC(k)，其中，k表示第k个采样值；

步骤2：通过式(1)和(2)，分别提取m侧和n侧正序电流i_m1(k)、i_n1(k)，下式中，N_f为一个工频周期内的采样点数，下标1表示正序，

步骤3，将m侧当前时刻的正序电流i_m1(k)减去上个周期内对应时刻的正序电流i_m1(k-N_f)，可得m侧正序电流故障分量Δi_m1(k)；将n侧当前时刻的正序电流i_n1(k)减去上个周期内对应时刻的正序电流i_n1(k-N_f)，可得n侧正序电流故障分量Δi_n1(k)，计算公式分别如式(3)和(4)所示：