基于動模風光互補的繼電保護適應性檢測系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)和方法，具體涉及基于動模風光互補的繼電保護適應性檢測系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著分布式電源的大規(guī)模接入，從根本上改變了傳統(tǒng)的單電源輻射型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，配電系統(tǒng)故障后的電氣特征量發(fā)生巨大變化，從而使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)的繼電保護難以適應分布式電源接入后電網(wǎng)運行安全的要求。一方面，以光伏和風電為代表的可再生能源具有間歇性和隨機性的特征，它們分布式接入將會對配電網(wǎng)的短路水平、無功功率和電壓分布、繼電保護配置及參數(shù)整定、故障清除和隔離等帶來廣泛的影響。另一方面，隨著逆變型分布式電源所占的比例越來越大，而電力電子器件承受的故障電流有限，其內(nèi)部保護的動作特性決定著短路電流的特征。同時，大量電力電子設備的高頻動作與微電網(wǎng)中儲能元件相互作用，可能引起諧波電流放大，危害電網(wǎng)設備安全。單獨的風能、光伏發(fā)電系統(tǒng)很難保證穩(wěn)定的能量輸出，風能和太陽能在時間和地域上具有很強的天然互補性。風光互補聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)與單純風電/光伏發(fā)電相比，電力輸出更可靠平穩(wěn)，是一種比單一風力/光伏發(fā)電更經(jīng)濟可靠的選擇。
[0003]為檢測風光互補系統(tǒng)繼電保護裝置的適應性，根據(jù)實際風光互補系統(tǒng)的參數(shù)合理建模，能夠提供不同運行的方式，為建設風光互補系統(tǒng)繼電保護裝置適應性檢測平臺提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明根據(jù)實際系統(tǒng)中風電和光伏電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制策略，設計與實際工程等效的繼電保護適應性檢測系統(tǒng)和方法；檢測方法結(jié)合動模實驗室現(xiàn)有的試驗條件，可以模擬實際風光互補系統(tǒng)不同的故障類型及運行方式；在此基礎(chǔ)上開展風光電源不同接入位置、接入容量對繼電保護以及對自動重合閘影響的研宄，同時可開展孤島檢測技術(shù)以及其他功能的檢測工作，該檢測方法提高了故障分析的準確性，為風光互補系統(tǒng)的繼電保護適應性研宄提供了科學的依據(jù)，在工程實踐中具有很強的實用性。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]基于動模風光互補的繼電保護適應性檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括，等值風機系統(tǒng)物理模擬單元、光伏電源物理模擬單元、負荷物理模擬單元、無窮大系統(tǒng)物理模擬單元、變壓器物理模擬單元和輸電線路物理模擬單元；
[0007]所述等值風機系統(tǒng)物理模擬單元、光伏電源物理模擬單元通過變壓器物理模擬單元和輸電線路物理模擬單元接入無窮大系統(tǒng)物理模擬單元；同時將負荷物理模擬單元接入無窮大系統(tǒng)物理模擬單元。
[0008]優(yōu)選的，所述等值風機系統(tǒng)物理模擬單元包括依次連接的:雙饋異步風機模型和永磁直驅(qū)風機模型。
[0009]優(yōu)選的，所述等值風機系統(tǒng)物理模擬單元包括依次連接的:直流電機、雙饋發(fā)電機、永磁同步發(fā)電機、雙向變流器以及對電機和變流器進行驅(qū)動的控制器。
[0010]優(yōu)選的，所述光伏電源物理模擬單元包括依次連接的:儲能系統(tǒng)、變流器單元以及采用最大功率點跟蹤技術(shù)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)并網(wǎng)電流的控制。
[0011]優(yōu)選的，所述負荷物理模擬單元包括依次連接的電動機負荷、阻性負荷、感性負荷和容性負荷。
[0012]優(yōu)選的，所述電源系統(tǒng)物理模擬單元為地區(qū)等值系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選的，所述變壓器物理模擬單元包括依次連接的兩卷變壓器模型、三卷變壓器模型和自耦變壓器模型。
[0014]優(yōu)選的，所述輸電線路物理模擬單元包括依次連接的電阻元件、電感元件、電容元件、長線模型、短線模型和環(huán)線模型，所述的無窮大系統(tǒng)能夠通過1kV外部電源串接隔離變壓器和可調(diào)電阻進行模擬。
[0015]優(yōu)選的，基于動模風光互補的繼電保護適應性檢測方法，所述方法包括下述步驟:
[0016](I)根據(jù)實際拓撲結(jié)構(gòu)和設備參數(shù)，構(gòu)建等值風機系統(tǒng)物理模擬單元；
[0017](2)等效光伏電源現(xiàn)場光伏電源的接入方式，構(gòu)建物理模擬檢測平臺；
[0018](3)通過風光互補系統(tǒng)的短路容量和現(xiàn)場系統(tǒng)實際接線方式，確定風光互補模擬系統(tǒng)的容量及模擬系統(tǒng)接線方式，其中所述物理模擬檢測平臺的系統(tǒng)為所述風光互補模擬系統(tǒng)；
[0019](4)根據(jù)風光互補系統(tǒng)的運行特性，建立風光互補模擬系統(tǒng)，并運行適應性檢測。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟(I)包括，根據(jù)風光電源接入電網(wǎng)的檢測需求，調(diào)研風光電源接入電網(wǎng)實際拓撲結(jié)構(gòu)和設備參數(shù)；其中，所述實際拓撲結(jié)構(gòu)包括，風光電源接入電網(wǎng)具體形式、電壓等級和接入負荷情況；所述設備參數(shù)包括線路參數(shù)、變壓器參數(shù)和繼電保護功能配置。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(2)中，根據(jù)電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)和設備參數(shù)構(gòu)建分布式電源接入電網(wǎng)的繼電保護裝置的物理模擬檢測平臺；根據(jù)線路、變壓器參數(shù)和實際模擬比例設置所述物理模擬檢測平臺的線路模擬參數(shù)和變壓器模擬參數(shù)；并在每相電路與地之間設置故障點和開關(guān)，接通開關(guān)，模擬接地故障和相間短路故障。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟(3)中，根據(jù)風光互補系統(tǒng)的短路容量和現(xiàn)場系統(tǒng)實際接線方式，確定風光互補模擬系統(tǒng)的容量及模擬系統(tǒng)接線方式，同時為保護裝置設置定值參數(shù)；并將所述物理模擬檢測平臺中被保護模擬元件的模擬電流互感器和模擬電壓互感器輸出接入被保護裝置和故障錄波器。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達到的有益效果是:
[0024]1.基于物理模型的風光電源互補系統(tǒng)繼電保護適應性檢測方法可用于分布式電源繼電保護裝置的動態(tài)模擬試驗檢測工作，具有良好的拓展性和實用性；
[0025]2.模型中風機和光伏電源能夠完全等效實際系統(tǒng)中風機和光伏電源的運行特性，通過改變風光電源容量的大小，可模擬風光電源接入容量對繼電保護的影響；
[0026]3.所設計的風光互補系統(tǒng)物理模型與實際系統(tǒng)等效，通過改變系統(tǒng)運行方式，可模擬風光電源不同的接入位置對繼電保護及重合閘的影響；
[0027]4.通過模擬系統(tǒng)區(qū)內(nèi)外金屬性及過渡電阻等不同類型故障，實現(xiàn)風光互補系統(tǒng)檢驗測試的功能，可用于分布式電源接入的繼電保護適應性研宄，同時可開展孤島檢測技術(shù)以及其他功能的檢測工作。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明提供的繼電保護裝置物理模擬檢測方法接線示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明提供的用于動模擬試驗的光伏電源物理模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0030]如圖2所示，基于動模風光互補的繼電保護適應性檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括，等值風機系統(tǒng)物理模擬單元、光伏電源物理模擬單元、負荷物理模擬單元、無窮大系統(tǒng)物理模擬單元、變壓器物理模擬單元和輸電線路物理模擬單元；
[0031]所述等值風機系統(tǒng)物理模擬單元、光伏電源物理模擬單元通過變壓器物理模擬單元和輸電線路物理模擬單元接入無窮大系統(tǒng)物理模擬單元；同時將負荷物理模擬單元接入無窮大系統(tǒng)物理模擬單元。
[0032]所述等值風機系統(tǒng)物理模擬單元包括依次連接的:雙饋異步風機模型和永磁直驅(qū)風機模型。
[0033]所述等值風機系統(tǒng)物理模擬單元包括依次連接的:直流電機、雙饋發(fā)電機、永磁同步發(fā)電機、雙向變流器以及對電機和變流器進行驅(qū)動的控制器。
[0034]所述光伏電源物理模擬單元包括依次連接的:儲能系統(tǒng)、變流器單元以及采用最大功率點跟蹤技術(shù)的控制系統(tǒng)，實