基于过流程度差异的纵联保护方法及装置与流程

专利2025-04-29  15


本发明涉及继电保护,具体涉及一种基于过流程度差异的纵联保护方法及装置。


背景技术:

1、传统的配电网保护是以过流保护为主,配电自动化的故障隔离是以故障电流的有无为基础。然而随着新型电力系统建设的推进,分布式电源(distributed generation,dg)大量接入配电网,导致故障电流双向流动,影响了传统的故障隔离判据。方向过流保护、差动保护虽然可以应对故障电流双向流动的问题,但是在配电网应用时存在以下问题:(1)配电网拓扑复杂,ct极性难以约定,因此方向元件难以在工程中进行推广应用。(2)配电网专用光纤通道不完善,光纤差动保护难以普及。

2、近些年,无线差动保护得到了部分研究和试点,但是差动保护对数据同步的要求极高,在无线通信场景的应用受到极大限制。比如公布号为cn108683162a的专利申请文献中提出了基于故障模型判别的风电系统时域全量纵联保护方法,采用是的差动保护,故障两侧需要传输采样以及数据同步。在公布号为cn116505493a的专利申请文献中提出了一种配电网多电源供电情况的分布式故障定位隔离方法,该方案依赖电流方向进行判别,对ct极性依赖度高,现场实施复杂度大。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何适应分布式电源带来的故障电流双向流动问题,实现含高比例分布式电源配电线路故障的准确隔离。

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的:

3、本发明提出了一种基于过流程度差异的纵联保护方法,所述方法包括:

4、采集故障发生时刻时,故障线路两侧的电压信息和电流信息;

5、根据故障线路两侧的电压信息和电流信息,计算故障两侧保护装置的过流程度,并基于过流程度进行两侧的开关量故障标志赋值;

6、基于故障两侧的开关量故障标志,确定故障为区内故障或区外故障;

7、在确定故障为区内故障时,故障线路两侧保护装置执行保护动作,实现故障隔离。

8、进一步地,所述根据故障线路两侧的电压信息和电流信息,计算故障两侧保护装置的过流程度,并基于过流程度进行两侧的开关量故障标志赋值,包括:

9、在某一侧包含系统主电源时,当满足表示该侧保护装置的过流程度为强过流,则开关量故障标志rs1赋值为1,否则开关量故障标志rs1赋值为0;

10、在某一侧无系统主电源,但是包含分布式电源时,当满足表示该侧保护装置的过流程度为弱过流,则开关量故障标志rs2赋值为1,否则开关量故障标志rs2赋值为0;

11、在某一侧无系统主电源,也无分布式电源时,当满足且系统满足弱馈条件,则开关量故障标志rs3赋值为1,否则开关量故障标志rs3赋值为0,其中,弱馈条件为电压异常或断路器处于分位;

12、式中,in为额定电流,un为额定电压,i为实时采集的电流,u为实时采集的电压,k1为分布式电源限流系数,k2为故障电流限定系数。

13、进一步地,所述电压异常的判据为:

14、a)任一侧线电压满足:

15、b)任一相电压满足:uφ<mun;

16、c)任一线电压满足:uφφ<muφφ-2且uφφ-2>uset;

17、d)任一相电压满足:uφ<muφ-2且uφ-2>uset;

18、在判据a)、b)、c)、d)中至少一个条件满足时,则判定为电压异常;

19、式中,un为额定电压,uset为无压门槛,uφ和uφφ为当前相电压和线电压,uφ-2和uφφ-2为故障前的相电压和线电压,m为电压波动系数。

20、进一步地,所述基于故障两侧的开关量故障标志,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

21、根据每侧的开关量故障标志及对应的比例系数,计算相应的故障标志集;

22、计算故障两侧的故障标志集之和作为第一故障参数;

23、根据所述第一故障参数,确定故障为区内故障或区外故障。

24、进一步地,所述基于故障两侧的开关量故障标志,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

25、将每侧的开关量故障标志之和作为该侧的故障标志集;

26、将故障两侧的开关量故障标志的乘积作为第二故障参数;

27、根据故障两侧的故障标志集和所述第二故障参数,确定故障为区内故障或区外故障。

28、进一步地,所述根据所述第一故障参数,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

29、判断所述第一故障参数f1是否满足“f1≥kf5或kf3≤f1<kf4或kf1≤f1<kf2”,因此判定为区内故障;

30、若是,则确定故障为区外故障;

31、若否,则确定故障为区内故障;

32、其中,kf5为两侧均弱馈的边界值,kf4为仅一侧弱馈的边界值,kf2为仅一侧弱过流的边界值。

33、进一步地,所述将故障两侧的开关量故障标志的乘积作为第二故障参数为:

34、f2=rs1*rd1+rs2*rd2+rs3*rd3

35、式中,f2为第二故障参数,rs1为强过流对应的开关量故障标志,rs2为弱过流对应的开关量故障标志,rs3为弱馈条件对应的开关量故障标志,*表示乘积。

36、进一步地,所述根据故障两侧的故障标志集和所述第二故障参数,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

37、判断是否满足满足rs<2,rd<2,且f2=0,其中,f2为第二故障参数,rs和rd为故障两侧的故障标志集;

38、若是,则确定故障为区内故障;

39、若否,则确定故障为区外故障。

40、进一步地,所述在确定故障为区内故障时,对故障线路两侧保护装置执行保护动作,实现故障隔离,包括:

41、当故障线路的一侧电流i>iset,且判定故障位于区内时,该侧执行保护动作,跳开断路器切除故障,并向对侧发送联调命令,其中,iset为设定的过流门槛;

42、对侧接收联调命令,且满足对侧的故障标志强过流对应的开关量故障标志赋值为0,弱过流对应的开关量故障标志或弱馈条件对应的开关量故障标志赋值为1时,保护动作,跳开断路器隔离故障。

43、此外,本发明还提出了一种基于过流程度差异的纵联保护装置,所述装置包括:

44、采集模块,用于采集故障发生时刻时,故障线路两侧的电压信息和电流信息;

45、过流程度计算模块,用于根据故障线路两侧的电压信息和电流信息,计算故障两侧保护装置的过流程度,并基于过流程度进行两侧的开关量故障标志赋值;

46、故障判定模块,用于基于故障两侧的开关量故障标志,确定故障为区内故障或区外故障;

47、故障隔离模块,用于在确定故障为区内故障时,故障线路两侧保护装置执行保护动作,实现故障隔离。

48、本发明的优点在于:

49、(1)本发明通过基于故障线路两侧电流过流程度为开关量故障标志赋值,故障两侧通过交互开关量故障标志赋值进行故障是位于区内还是区外的判断,由于故障两侧保护装置交互的是开关量,无需数据同步,与差动保护相比,对通道的要求大大降低;且通过基于电流过流程度的差异进行故障判断,可以解决传统技术无法适应分布式电源带来的故障电流双向流动问题也无需进行方向判断,不依赖ct极性。

50、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。


技术特征:

1.一种基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述根据故障线路两侧的电压信息和电流信息,计算故障两侧保护装置的过流程度,并基于过流程度进行两侧的开关量故障标志赋值,包括:

3.如权利要求2所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述电压异常的判据为:

4.如权利要求1所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述基于故障两侧的开关量故障标志,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

5.如权利要求1所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述基于故障两侧的开关量故障标志,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

6.如权利要求4所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述根据所述第一故障参数,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

7.如权利要求5所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述将故障两侧的开关量故障标志的乘积作为第二故障参数为:

8.如权利要求5所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述根据故障两侧的故障标志集和所述第二故障参数,确定故障为区内故障或区外故障,包括:

9.如权利要求1所述的基于过流程度差异的纵联保护方法,其特征在于,所述在确定故障为区内故障时,对故障线路两侧执行保护动作,实现故障隔离,包括:

10.一种基于过流程度差异的纵联保护装置,其特征在于,所述装置包括:


技术总结
本发明公开一种基于过流程度差异的纵联保护方法及装置,方法包括采集故障发生时刻时,故障线路两侧的电压信息和电流信息;根据故障线路两侧的电压信息和电流信息,计算故障两侧保护装置的过流程度,并基于过流程度进行两侧的开关量故障标志赋值;基于故障两侧的开关量故障标志,确定故障为区内故障或区外故障;在确定故障为区内故障时,故障线路两侧保护装置执行保护动作,实现故障隔离;本发明方案适应分布式电源带来的故障电流双向流动问题,可实现含高比例分布式电源配电线路故障的准确隔离。

技术研发人员:叶远波,吴迪,王吉文,谢大为,汪胜和,王贺,邵庆祝,张骏,王薇,陈晓东,丁津津,胡兵,陈栋,秦昌嵩,李聪,行武,阮琪,韩文芝
受保护的技术使用者:国网安徽省电力有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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