[发明专利]一种基于电流温度映射的独立微电网保护方法

权利要求书

1.一种基于电流温度映射的独立微电网保护方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、实时测量待保护独立微电网线路的电流和温度，并计算得到缆芯温度；

其中，缆芯温度的计算表达式为：

式中，R_i、R_s、R_e分别为绝缘层、铝护套和外护套的等值热阻；T_d、T_i、T_s、T_e分别为导体与结缘层、绝缘层与铝护套、铝护套与外护套以及外表面的温度；Q_c、Q_i、Q_s分别为缆单位长度的缆芯热耗、绝缘层介质损耗以及金属层环涡损耗；I为流过电缆线芯的电流有效值；R′为导体单位长度的直流电阻；Ys为集肤效应系数；Yp为邻近效应系数；ω＝2πf，f为系统频率；U0为电缆线路的相电压；tanδ为绝缘的介质损耗因数；ε为绝缘介质的介电常数；Di为电缆绝缘层的直径；dc为电缆线芯导体的直径；λ1与λ2分别为环流损耗与涡流损耗对应导体损耗的系数，其中环流损耗系数求解表达式为λ1＝Rs/R·[1/(1+Rs2/X2)]，R为缆芯电阻；涡流损耗系数λ2通常极小，忽略不计；

步骤2、将步骤1实时测得的缆芯温度与正常运行时的基准映射进行比较，得到相对于基准映射的映射偏移度，并用该映射偏移度作为故障判据；

步骤3、通过比较所述故障判据实际运算值与整定值之间的大小来识别故障，并进行故障测距，进而启用相应的保护措施。

2.根据权利要求1所述基于电流温度映射的独立微电网保护方法，其特征在于，所述步骤2的过程具体为：

采用的故障判据表示为：ΔT_I＝T_f-T₀＝T_f-ai²-b

式中，T_f为当前测得缆芯温度；T₀为基准映射；i为测量电流；ΔT_I为相对于基准映射的映射偏移度；参数a、b经仿真拟合获得，对于10kV电力电缆而言，经仿真得到a＝1.21×10^-4，b＝19.8；

基于上式，当系统正常运行时，由于线路中电流发热较小，故障点测量温度和基准映射所对应的温度相差较小，故映射偏移度ΔT_I趋于0；当系统发生故障且新能源场站正常出力时，故障点处由于电弧发热，温度存在较大差异，导致映射偏移度ΔT_I大于0，以此来识别是否发生故障。

3.根据权利要求1所述基于电流温度映射的独立微电网保护方法，其特征在于，在步骤3中，通过比较所述故障判据实际运算值与整定值之间的大小来识别故障，并进行故障测距，具体包括：

考虑到断线或负荷电流突然减小特殊情况导致的保护误动问题，增设辅助判据，当温度的时间变化率大于整定值时，进行故障测距，具体表达式为；

式中，T_t为当前某位置缆芯温度；T_t-1为该位置上一时刻缆芯温度；T_set为偏移度整定值；k_set为温度时间变化率的整定值；t_c为温度采集周期；ΔT_I为相对于基准映射的映射偏移度；

上式表示：若线路某点满足映射偏移度ΔT_I大于T_set，且满足温度的时间变化率大于k_set时，则进行故障测距。

4.根据权利要求1所述基于电流温度映射的独立微电网保护方法，其特征在于，在步骤3中，偏移度整定值T_set包括CT幅值误差、干扰热源误差、故障电流增幅误差及裕度系数，具体表示为：

T_set＝T_CT+T_SRC+T_ARC+T_R

式中，T_CT为CT误差；T_SRC为热源误差；T_ARC为故障电流增幅误差；T_R为保护裕度。

5.根据权利要求1所述基于电流温度映射的独立微电网保护方法，其特征在于，在步骤3中，启用相应的保护措施具体过程为：

若发生单相故障，则判定满足故障判据的相别为故障相，继电保护装置发出故障相跳闸命令，非故障相仍继续运行；

若发生两相或三相故障，则判定满足故障判据的相别为故障相，继电保护装置发出三相全部跳闸命令。