專利名稱：含分布式電源的饋線電流保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于含有分布式電源的配電網(wǎng)領(lǐng)域，特別涉及配電網(wǎng)中輸電線路即饋線的繼 電保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
分布式發(fā)電(DG)充分利用了可再生能源，具有良好的環(huán)境友好性，已成為重要的電 力能源形式。但隨著DG的接入，配電網(wǎng)不再是單電源網(wǎng)絡(luò)，大量的電源和負(fù)荷同時(shí)存在， 這勢(shì)必影響到原有配電網(wǎng)中的輸電線路即饋線的繼電保護(hù)，使其選擇性和靈敏性不能滿 足要求而發(fā)生誤動(dòng)作。因此，有必要在分析這些影響的基礎(chǔ)上，研究新的保護(hù)方案。文 獻(xiàn)[l]提出在原保護(hù)方案的基礎(chǔ)上加裝方向元件和修改定值；文獻(xiàn)[2]提出將故障限流器 接入配電網(wǎng)，在檢測(cè)到故障電流后，通過快速改變故障線路的阻抗參數(shù)，有效降低故障 電流，以保證保護(hù)的選擇性和靈敏性。廣域網(wǎng)建立在計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上，它可 以掌握電網(wǎng)中大范圍的全局信息，文獻(xiàn)[3]提出了基于廣域網(wǎng)的含DG配網(wǎng)的饋線過電流保 護(hù)方案，靠饋線始端保護(hù)檢測(cè)到的故障電流幅值區(qū)分故障區(qū)段，在判斷出故障區(qū)段后發(fā) 送遙控信息將故障隔離，但該方案無法區(qū)分本線路的末端故障與下條線路的出口故障。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提出了含DG配電網(wǎng)的饋線電流保護(hù)新方法。該 方法在常規(guī)的饋線保護(hù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，不需要隨著新DG的不斷接入頻繁地更改定值，能在 原電源與DG之間的所有線路上實(shí)現(xiàn)全線故障的快速切除，實(shí)現(xiàn)快速主保護(hù)的功能，并能 起到階梯時(shí)限特性的后備保護(hù)功能。
一種含分布式電源的饋線電流保護(hù)方法，用于對(duì)未接入分布式電源的原有的三段式 保護(hù)方案進(jìn)行改進(jìn)，其中
(1) 對(duì)于分布式電源上游線路，采用如下的兩段式方向電流保護(hù)在原有的保護(hù)方案基
礎(chǔ)上，將原有的第i段退出只保留第n段和第ni段作為新的兩段式，再加上方向元件來
實(shí)現(xiàn)，而原來的II、 III段定值保持不變，只把原II段動(dòng)作時(shí)限改為0秒作為新I段；原 來的第III段作為新II段，其動(dòng)作時(shí)限保持不變即比相鄰保護(hù)的時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階段。
(2) 對(duì)分布式電源上游線路，將每個(gè)保護(hù)的I段與其下條饋線保護(hù)的I段構(gòu)成一個(gè)通訊 單元，當(dāng)下條饋線的I段保護(hù)不動(dòng)作時(shí)開放本線路的I段保護(hù)，反之，閉鎖本線路的I 段；
(3) 對(duì)于分布式電源上游的最末一條線路，在其末端裝設(shè)方向元件，將線路的兩側(cè)保護(hù)構(gòu)成一個(gè)通訊單元，當(dāng)出口保護(hù)I段動(dòng)作且末端功率方向?yàn)?+ "時(shí)，判為本線路故障， 跳開兩側(cè)斷路器；
(4)對(duì)于分布式電源下游，不需增設(shè)方向元件，也不采用彼此通訊的方式，而是按三段
式電流保護(hù)助增的情況整定起動(dòng)電流。 本發(fā)明具有如下的有益效果
1. 含有DG的電網(wǎng)越來越多，本發(fā)明適用于多DG接入點(diǎn)的電網(wǎng)，具有良好的應(yīng) 用前景；
2. DG上游的N條線路中，N-1條的末端不需裝設(shè)保護(hù)，構(gòu)成簡(jiǎn)單；
3. 上游線路的兩段式方向電流保護(hù)可以在常規(guī)保護(hù)的基礎(chǔ)上，將原有的第I段 退出只保留第n段和第m段、再加上方向元件來實(shí)現(xiàn)。而II、 III段定值保持 不變，按照未接入DG的情況整定，只把II段動(dòng)作時(shí)限改為O秒作為新I段， 不需要隨著新DG的不斷接入頻繁地更改定值；
4. 上游線路故障的切除能做到全線速動(dòng)，起到了快速主保護(hù)的功能；對(duì)相鄰線 路又起到了具有階梯時(shí)限特性的后備保護(hù)的功能。
圖1含分布式電源的配電網(wǎng)；
圖2圖l所示的配電網(wǎng)的動(dòng)作原理框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述
圖1所示配網(wǎng)由于DG的引入，使得系統(tǒng)電源和DG之間的上游線路變成了雙側(cè)電源 線路。按傳統(tǒng)方法考慮，需要在上游每條線路兩端原有的電流保護(hù)基礎(chǔ)上均加裝方向元 件并借助兩端通信的方法來滿足選擇性。
本方法對(duì)DG上游的線路，只在原有電源側(cè)裝設(shè)兩段式方向電流保護(hù)，而對(duì)側(cè)不必裝 設(shè)保護(hù)。兩段式方向電流保護(hù)的第I段電流定值/;按照系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端短 路能可靠動(dòng)作的原則整定，動(dòng)作時(shí)間^取0秒，即
式中，《,取0.9， Id^-為線路末端短路的最小短路電流。將每個(gè)保護(hù)的I段與其下條
饋線保護(hù)的I段構(gòu)成一個(gè)通訊單元，當(dāng)下條饋線的I段保護(hù)不動(dòng)作時(shí)開放本線路的I段 保護(hù)，反之，閉鎖本線路的I段。這樣一來，本線路I段保護(hù)動(dòng)作且收不到閉鎖信號(hào)就 判為內(nèi)部故障，在跳開本側(cè)斷路器的同時(shí)發(fā)送遙控信息到對(duì)端，使對(duì)側(cè)斷路器也跳閘，
從而將故障隔離。兩段式方向電流保護(hù)的第n段電流定值/i按照躲開負(fù)荷電流的原則整
定，動(dòng)作時(shí)限比相鄰保護(hù)的時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階段即取階梯型，與常規(guī)的電流m段整定
原則完全相同。圖2給出了上游保護(hù)的動(dòng)作原理框圖。
對(duì)于DG上游的最末一條線路，需要在其末端裝設(shè)方向元件，將線路的兩側(cè)保護(hù)構(gòu)成
一個(gè)通訊單元，當(dāng)出口保護(hù)I段動(dòng)作且末端功率方向?yàn)?+"時(shí)，判為本線路故障，跳開 兩側(cè)斷路器。
DG下游的各保護(hù)無需增設(shè)方向元件，也無需采用彼此通訊的方式，只要按三段式電 流保護(hù)助增的情況整定起動(dòng)電流[文獻(xiàn)4]就可以保證有選擇性的動(dòng)作。 以圖1為例，具體動(dòng)作情況說明如下。
(1) 當(dāng)上游饋線AB上的任一點(diǎn)F,故障時(shí)，保護(hù)l流過的功率方向?yàn)?+ "，且電 流I段動(dòng)作；保護(hù)2的功率方向?yàn)?一"，其方向電流保護(hù)不動(dòng)作，不給保護(hù)1發(fā)閉鎖 信號(hào)。則保護(hù)1跳閘，同時(shí)發(fā)送遙控信息控制斷路器2跳閘，將故障隔離。
(2) 當(dāng)上游饋線BC的出口F2故障時(shí)，按照整定原則公式(1)，保護(hù)l、 2的方向 電流I段均動(dòng)作，而保護(hù)3的功率方向?yàn)?一"，其方向電流保護(hù)不動(dòng)作。則保護(hù)2給 保護(hù)l發(fā)閉鎖信號(hào)，保護(hù)l不動(dòng)作；保護(hù)3不給保護(hù)2發(fā)閉鎖信號(hào)，保護(hù)2判為BC線路 內(nèi)部故障，斷開BC兩側(cè)斷路器，將故障隔離；
(3) 當(dāng)上游最末一條饋線CD上的任一點(diǎn)F3故障時(shí)，保護(hù)2的方向電流I段動(dòng)作， 保護(hù)4的功率方向?yàn)?+"，則判為CD線路內(nèi)部故障，斷開兩側(cè)斷路器，將故障隔離。
(4) 由于保護(hù)5的動(dòng)作值是按照DG的容量重新整定的，當(dāng)DG下游發(fā)生故障時(shí)能可 靠動(dòng)作、斷開斷路器，將故障隔離。
對(duì)于多DG接入點(diǎn)的情況，上述方案仍適用。例如在圖1配網(wǎng)的C點(diǎn)再加入一 DG，此 情況下的CD仍然為上游的末端饋線。由于該方案的保護(hù)I段定值按照未接入DG的情況 整定，所以保護(hù)l、 2和3在采用上述整定方法和通訊方式的前提下能保證上游線路故障 的全線速動(dòng)；保護(hù)II段的電流定值需按照躲開多DG情況下各饋線的負(fù)荷電流整定。
本發(fā)明提出了含DG配電網(wǎng)的饋線電流保護(hù)新方法?，F(xiàn)將改方法的最佳實(shí)施方案描述 如下
1. 對(duì)DG上游的線路，只在原有電源側(cè)裝設(shè)兩段式方向電流保護(hù)，而對(duì)側(cè)不必 裝設(shè)保護(hù)。將每個(gè)保護(hù)的I段與其下條饋線保護(hù)的I段構(gòu)成一個(gè)通訊單元， 當(dāng)下條饋線的I段保護(hù)不動(dòng)作時(shí)開放本線路的I段保護(hù)，反之，閉鎖本線路 的I段；
2. 對(duì)于DG上游的最末一條線路，需要在其末端裝設(shè)方向元件，將線路的兩側(cè) 保護(hù)構(gòu)成一個(gè)通訊單元，當(dāng)出口保護(hù)I段動(dòng)作且末端功率方向?yàn)?+ "時(shí)， 判為本線路故障，跳開兩側(cè)斷路器；
3. DG下游的各保護(hù)無需增設(shè)方向元件，也無需采用彼此通訊的方式，只要按 三段式電流保護(hù)助增的情況整定起動(dòng)電流就可以保證有選擇性的動(dòng)作；
4. DG上游線路兩段式方向電流保護(hù)中的第I段電流定值/;按照系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下線路末端短路能可靠動(dòng)作的原則整定，動(dòng)作時(shí)間^取o秒；第n段 電流定值/:按照躲開負(fù)荷電流的原則整定，動(dòng)作時(shí)限比相鄰保護(hù)的時(shí)限高 出一個(gè)時(shí)間階段即取階梯型。
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1.一種含分布式電源的饋線電流保護(hù)方法，用于對(duì)未接入分布式電源的原有的三段式保護(hù)方案進(jìn)行改進(jìn)，其中(1)對(duì)于分布式電源上游線路，采用如下的兩段式方向電流保護(hù)在原有的保護(hù)方案基礎(chǔ)上，將原有的第I段退出只保留第II段和第III段作為新的兩段式，再加上方向元件來實(shí)現(xiàn)，而原來的II、III段定值保持不變，只把原II段動(dòng)作時(shí)限改為0秒作為新I段；原來的第III段作為新II段，其動(dòng)作時(shí)限保持不變即比相鄰保護(hù)的時(shí)限高出一個(gè)時(shí)間階段。(2)對(duì)分布式電源上游線路，將每個(gè)保護(hù)的I段與其下條饋線保護(hù)的I段構(gòu)成一個(gè)通訊單元，當(dāng)下條饋線的I段保護(hù)不動(dòng)作時(shí)開放本線路的I段保護(hù)，反之，閉鎖本線路的I段；(3)對(duì)于分布式電源上游的最末一條線路，在其末端裝設(shè)方向元件，將線路的兩側(cè)保護(hù)構(gòu)成一個(gè)通訊單元，當(dāng)出口保護(hù)I段動(dòng)作且末端功率方向?yàn)椤?”時(shí)，判為本線路故障，跳開兩側(cè)斷路器；(4)對(duì)于分布式電源下游，不需增設(shè)方向元件，也不采用彼此通訊的方式，而是按三段式電流保護(hù)助增的情況整定起動(dòng)電流。
全文摘要
本發(fā)明屬于含有分布式電源的配電網(wǎng)領(lǐng)域，涉及一種含分布式電源的饋線電流保護(hù)方法對(duì)于DG上游線路將原有的第I段退出只保留第II段和第III段作為新的兩段式，再加上方向元件來實(shí)現(xiàn)，只把原II段動(dòng)作時(shí)限改為0秒作為新I段；對(duì)DG上游線路，將每個(gè)保護(hù)的I段與其下條饋線保護(hù)的I段構(gòu)成一個(gè)通訊單元，當(dāng)下條饋線的I段保護(hù)不動(dòng)作時(shí)開放本線路的I段保護(hù)，反之，閉鎖本線路的I段；對(duì)于DG上游的最末一條線路，在其末端裝設(shè)方向元件，將線路的兩側(cè)保護(hù)構(gòu)成一個(gè)通訊單元，當(dāng)出口保護(hù)I段動(dòng)作且末端功率方向?yàn)椤?”時(shí)，判為本線路故障，跳開兩側(cè)斷路器；對(duì)于DG下游，按三段式電流保護(hù)助增的情況整定起動(dòng)電流。本發(fā)明的保護(hù)方法，不需要隨著新DG的不斷接入頻繁地更改定值，實(shí)現(xiàn)快速主保護(hù)的功能。
文檔編號(hào)H02H7/26GK101515716SQ20091006836
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者張艷霞 申請(qǐng)人:天津大學(xué)