[发明专利]一种辐射状低压交流配电网短路保护方法

说明书

本发明提供了一种辐射状低压交流配电网短路保护方法，短路故障检测，判断短路故障是否发生及故障类型‑逆变器控制策略切换，根据不同类型的短路故障切换相应的控制策略‑短路电流特征信号检测，判断流经短路电流的设备‑保护整定策略实施，根据生成的保护方案对相应的断路器执行开断操作、切除故障。通过给电子脱扣器加装硬线通讯信号连接线路，解决了因逆变器恒流特性导致的由其供电的低压交流配电网选择性保护困难问题，简化了保护整定操作步骤，构建了一套完整的低压交流配电网三相、两相短路保护方法体系，且具备后备保护功能，实现了该类配电网兼顾选择性和快速性要求的保护能力，为电网安全运行提供了较为完善的保护技术支撑。

技术领域

本发明涉及电力系统安全运行领域，具体涉及一种辐射状低压交流配电网短路保护方法。

背景技术

逆变器供电的低压交流配电网可以接纳风能、太阳能、地热能等不同形式的新型能源，通过逆变器将这些新能源转化为电能供所在地区使用。而电力电子器件过流能力弱，逆变器在检测到系统内发生短路故障后通常以1.5～3倍额定电流恒流输出，这使得逆变器供电的电力系统网络短路电流小，导致低压交流配电网不同位置短路时的短路电流难以区分，传统的过电流保护方法不再适用。因此，需要开拓一种新的保护方法，满足该类配电网短路故障保护的选择性和快速性要求。然而，在研究逆变器供电的辐射状低压交流配电网短路保护方法时，存在以下三方面的难点：

1)短路电流幅值小。逆变器在短路故障发生后的恒流输出特性使得由相同逆变器供电的不同线路短路时，短路电流无法区分，传统以电流幅值大小为主要区分特征的过电流保护方法不再适用。

2)线路距离短。与大电网相比，逆变器供电的低压交流配电网线路距离短，不同位置短路时电路特性差异小，难以辨别短路故障点的位置，选择性实现困难。

3)要求故障切除时间短。逆变器供电的低压交流配电网容量和惯性较小，包含大量的电力电子元器件，一旦发生短路，必须迅速切除故障，保证电网不失稳。

同时，负载中的感应电动机短路之后产生的馈电流也使得传统保护方法难以应用，因此，有必要提出一种短路保护方法，有效规避感应电动机馈电流的影响，实现全系统兼顾选择性和快速性要求的保护功能。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种辐射状低压交流配电网短路保护方法，通过三倍频特征电流的注入与检测，配合电子脱扣器硬线连接通讯信号，实现全网短路保护功能，简化了保护整定操作步骤，解决了因逆变器短路恒流输出电流幅值小导致由其供电的低压交流配电网保护整定难题。

本发明提供了一种辐射状低压交流配电网短路保护方法，包括以下步骤：

1)短路故障检测，判断短路故障是否发生及故障类型；

2)逆变器控制策略切换，根据不同类型的短路故障切换相应的控制策略；

3)短路电流特征信号检测，判断流经短路电流的设备；

4)保护整定策略实施，根据生成的保护方案对相应的断路器执行开断操作、切除故障。

进一步地，所述步骤1)中具体过程为：

1.1)检测流经第m个断路器的三相电流i_am、i_bm、i_cm，计算三相电流幅值的绝对值|i_am|、|i_bm|、|i_cm|和变化率的绝对值|di_am/dt|、|di_bm/dt|、|di_cm/dt|；

1.2)对比三相电流幅值的绝对值和变化率的绝对值是否超过设定阈值。

若：

且则判断为ABC三相短路故障；

若：