[发明专利]基于直轴电流的有源配电网差动保护方法及系统

说明书

本发明属于有源配电网故障区段定位技术领域，提供了一种基于直轴电流的有源配电网差动保护方法及系统。其中，基于直轴电流的有源配电网差动保护方法包括获取被保护区段两端的三相电流；检测到被保护区段发生故障后，分别计算被保护区段两端的故障后各个采样点的直轴电流，且交换被保护区段两端的各采样点信息；计算被保护区段两端各对应采样点的差动量和制动量；其中，差动量为被保护区段两端的直轴电流之和的绝对值；制动量为被保护区段两端的直轴电流之差的绝对值再与制动系数相乘的积；求取一个周期内所有采样点的差动量均值和制动量均值，根据差动量均值和制动量均值的比较结果来判别故障区段。

技术领域

本发明属于有源配电网故障区段定位技术领域，尤其涉及一种基于直轴电流的有源配电网差动保护方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

分布式电源(DG)的接入改变了传统配电网的网架结构，传统配电网络由单侧电源供电的辐射状网络变为多端电源供电的辐射状网络，正常运行时的负荷电流和故障后的短路电流变为双向流动。电流大小及方向的不确定性影响了传统配电网保护方案的动作特性。

根据DG是否经过逆变器并网，可以将其分为：旋转型分布式电源(RTDG)和逆变型分布式电源(IIDG)。RTDG的故障特性与旋转电机类似，相比之下，IIDG的故障特性更为复杂。对于IIDG来说，在电网电压跌落的情况下，IIDG受到内部的电力电子器件的影响，会产生涌流损坏设备，导致DG与电网解列。但是随着接入配电网中的DG容量提升，如果仍然采用故障后解列的方式处理，会对电网造成一系列连锁影响。于是，现有并网规程要求IIDG具有一定的低电压穿越能力，当电网发生故障，维持并网运行状态，且优先输出无功电流以提供电压支撑，其输出的无功电流大小与电压跌落程度有关。这种不确定性给基于传统配电网络的电流保护的整定造成了一定影响，使保护方案可靠性、灵敏性降低。因此，提出广泛适用于各种DG接入的有源配电网保护方案具有重要意义。

为更好地适应有源配电网的保护需求，学者们一方面积极改进传统电流保护、距离保护，提出自适应保护方案；另一方面针对有源配电网的故障特性，提出全新的针对有源配电网的保护方案。

现有技术提出了一种基于实时检测电力系统运行方式和故障类型的自适应保护方案。在不同的运行方式下，整定值按照躲开线路末端短路时的短路电流进行实时计算，整定结果与故障类型、系统阻抗、线路阻抗系统等值电势相关。这种保护方式原理简单，但是因为故障情况下DG仍然有电流输出，所以两相短路电流和三相短路电流并非的关系，若仍然按照这种方案整定会使保护灵敏度降低，甚至出现拒动或者误动现象。

现有技术提出了一种自适应正序电流速断保护方案。利用DG仅输出正序电流的特性，根据负序网络的电压电流，改进系统背侧阻抗的求解，消除DG对配电网保护方案整定值的影响，再利用保护安装处正序电压和正序电流得到保护整定值。这种保护方案具有自适应的特性，一定程度上改善了因DG接入造成保护范围减小的问题，但是在理论上未考虑过渡电阻的影响，在实际情况中受过渡电阻影响，保护灵敏度下降。

现有技术提出了一种自适应方向保护方案。引入配电网树结构的概念，重新定义了参考方向规则：在配电网树结构中，方向元件的参考方向为由叶子节点指向根节点方向。基于方向闭锁原理，利用阻抗继电器，实现了线路故障的全线速动切除，但应用时需要采集电压信息，以配电网目前的配置的条件难以实现。

现有技术提出了一种基于电流相位变化的有源配电网保护方案。通过比较故障发生前后馈线两端保护检测到的电流变化方向是否相同为故障判别依据，判别故障区段。这种保护方案对通信要求较低，但是并未考虑RTDG与IIDG的差别，在IIDG大量接入之后保护方案可能失效。