本发明涉及配电网保护，具体涉及一种基于开关量通信的配电网保护方法。
背景技术：
1、大量分布式电源并网后，配电网由辐射型电网变成多端有源网络，分布式电源向故障点提供短路电流，会出现反向故障电流、助增和外汲现象以及故障点熄弧时间延长等现象，对继电保护带来影响，尤其是对各级线路过流保护的配合及整定计算带来的挑战尤为突出。具体而言，下游线路故障时的电流助增作用可能引起下游过流保护误动，外汲电流可能引起上游过流保护灵敏性降低；相邻线路故障时，分布式新能源向上游保护提供反向故障电流，可能引起上游过流保护误动。因此判别故障是否发生在区内尤为重要。
2、目前不少文献提出，对于分布式电源下游的电流保护只需重新确定整定值，对于分布式电源上游的双端供电线路，则需加装保护和方向元件，防止反方向故障时电流保护误动。采用带方向闭锁的过流保护是应对分布式电源反向故障电流的有效措施，但是在高比例分布式电源接入的新型配电系统中，传统的方向元件性能出现下降，存在适应性问题，对保护带来一定的影响。
3、由于分布式电源的结构特征与控制方法不同于传统同步发电机，其故障特性非常复杂，给传统方向元件的可靠动作造成极大影响，现有方向元件主要存在以下几个问题：
4、1)电流方向的复杂性：分布式电源的接入引入了双向电流流动的可能性，与传统的单向供电不同，这使得在故障条件下，电流的方向变得更加复杂，传统的方向元件可能面临困扰，因为它们通常设计用于单一方向的电流，对于双端供电网络，当电流极性接反时，方向元件将会误动或拒动。
5、2)在配电网络中，传统的方向元件依赖于电压与电流信息的采集，并通过比较这两者的相位关系来判断方向，但大多数节点并未装备电压互感器，因而无法获取各节点的电压数据，鉴于配电网广泛的馈线节点，大规模安装电压互感器在经济投资上是不可行的。
6、在相关技术中，公布号为cn114825294a的专利申请文献提出的方案主要集中于直流配电网的保护与控制，该方案通过故障电压变化率来设定重合闸的延时时间，而未涉及电流信息的处理，此外，该方案未充分考量分布式电源接入对系统方向元件的潜在影响。公布号为cn113437730a的专利申请文献中提出了采用线路两端节点采集的电流序列进行相关性分析，根据线路两端节点电流数据的相关性系数值判断故障区段，该方案利用线路两端的电流相关性系数来识别配电网拓扑的变化，而非形成保护的方向判据。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于如何克服分布式电源接入情况下现有方向元件所面临的局限性。
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开关量通信的配电网保护方法，所述方法包括：
4、在故障发生时刻，同步测量主电源侧的第一故障电流分量和分布式电源侧的第二故障电流分量；
5、分别对所述第一故障电流分量和故障发生时刻前一个周波的主电源侧电流进行积分运算，以及对所述第二故障电流分量和故障发生时刻前一个周波的分布式电源侧电流进行积分运算，得到主电源侧的故障电流变化系数和分布式电源侧的故障电流变化系数；
6、基于所述主电源侧的故障电流变化系数和所述分布式电源侧的故障电流变化系数分别对线路两侧故障方向开关量进行赋值，得到变化系数相关的开关量值；
7、根据线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积进行故障方向判别。
8、进一步地，在所述在故障发生时刻，同步测量主电源侧的第一故障电流分量和分布式电源侧的第二故障电流分量之前，所述方法还包括：
9、采集上游双端供电线路的电流量，并对所采集的电流量进行滤波处理，得到滤波处理后的电流量；
10、基于滤波处理后的电流量，判断线路上是否存在故障电流，并确定故障发生时刻。
11、进一步地，所述同步测量主电源侧的第一故障电流分量和分布式电源侧的第二故障电流分量，包括：
12、利用周波延迟法分别提取主电源侧的第一故障电流分量和分布式电源侧的第二故障电流分量。
13、进一步地，在所述第一故障电流分量与所述第二故障电流分量均大于门槛值时，分别计算主电源的故障电流变化系数和分布式电源侧的故障电流变化系数，所述故障电流变化系数的计算公式为：
14、
15、式中，k为故障电流变化系数，δif(t)为故障电流分量，if(t-t)是故障前一个周波的电流，t是工频周期，t是当前的计算时间点，t0是故障发生时刻。
16、进一步地，所述基于所述主电源侧的故障电流变化系数和所述分布式电源侧的故障电流变化系数分别对线路两侧故障方向开关量进行赋值，得到变化系数相关的开关量值，包括：
17、在所述主电源侧的故障电流变化系数或所述分布式电源侧的故障电流变化系数大于阈值-kset时，将所述主电源侧的变化系数相关的开关量值或所述分布式电源侧的变化系数相关的开关量值赋值为1；
18、在所述主电源侧的故障电流变化系数或所述分布式电源侧的故障电流变化系数小于等于阈值-kset时，将所述主电源侧的变化系数相关的开关量值或所述分布式电源侧的变化系数相关的开关量值为0。
19、进一步地，所述根据线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积进行故障方向判别，包括：
20、当线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积等于零时，判定为区内故障；
21、当线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积不等于零时，判定为区外故障。
22、进一步地，所述方法还包括：
23、分别对所述第一故障电流分量和故障发生时刻前一个周波的主电源侧电流进行求导运算，以及对所述第二故障电流分量和故障发生时刻前一个周波的分布式电源侧电流进行求导运算，得到主电源侧的故障电流变化趋势系数和分布式电源侧的故障电流变化趋势系数；
24、基于所述主电源侧的故障电流变化趋势系数和所述分布式电源侧的故障电流变化趋势系数分别对线路两侧故障方向开关量进行赋值，得到变化趋势系数相关的开关量值；
25、根据线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积和线路两侧的变化趋势系数相关的开关量值的乘积，进行故障方向判别。
26、进一步地，所述故障电流变化趋势系数的计算公式为：
27、
28、式中，r为故障电流变化趋势系数，δif(t)为故障电流分量，if(t-t)是故障前一个周波的电流，t是工频周期，t是当前的计算时间点。
29、进一步地，所述基于所述主电源侧的故障电流变化趋势系数和所述分布式电源侧的故障电流变化趋势系数分别对线路两侧故障方向开关量进行赋值，得到变化趋势系数相关的开关量值，包括：
30、在所述主电源侧的故障电流变化趋势系数或所述分布式电源侧的故障电流变化趋势系数大于0时，将所述主电源侧的变化趋势系数相关的开关量值或所述分布式电源侧的变化趋势系数相关的开关量值赋值为1；
31、在所述主电源侧的故障电流变化趋势系数或所述分布式电源侧的故障电流变化趋势系数小于等于0时，将所述主电源侧的变化趋势系数相关的开关量值或所述分布式电源侧的变化趋势系数相关的开关量值为0。
32、进一步地，所述根据线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积和线路两侧的变化趋势系数相关的开关量值的乘积，进行故障方向判别，包括：
33、当线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积等于零且当线路两侧的变化趋势系数相关的开关量值的乘积等于零时，判定为区内故障；
34、当线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积不等于零活当线路两侧的变化趋势系数相关的开关量值的乘积不等于零时，判定为区外故障。
35、本发明的优点在于：
36、(1)在分布式电源接入的情况下，当区内故障时，由于分布式电源提供短路电流，导致故障后分布式电源侧电流方向和幅值均会发现变化，本发明专注于主电源侧及分布式电源侧的电流信息，在区内故障发生时，利用分布式新能源提供反向故障电流的特性，对主电源测和分布式电源侧的故障电流分量进行提取并对故障电流分量与故障发生时刻前一周波的电流进行积分运算，得到故障电流变化系数，然后基于故障电流变化系数对线路两侧故障方向开关量进行赋值，最后根据两侧开关量的乘积进行故障方向判别，实现保护仅根据短路电流大小便可准确区分正、反方向故障。本发明能够确保即使电流极性的接法出现错误，故障电流变化系数的计算结果依然准确，而且由于本发明仅利用电流信息，而不依赖于电压信息，对分布式电源接入配电网时可能出现的复杂电流流向变化具有较高的适应性，从而有效克服了分布式电源接入情况下现有方向元件所面临的局限性，而且基于电流信息的故障判断逻辑与传统的基于电流、电压的方向判据有显著区别，提高了系统的可靠性和故障检测的准确性。
37、(2)本发明在利用分布式新能源能提供反向故障电流特性的同时，通过电流与时间的积分，通过引入积分运算计算故障电流变化系数，该方法能够有效规避电流互感器极性接反导致的计算误差问题，从而为电力系统保护提供了一种鲁棒性更强的计算策略。
38、(3)本发明融合了分布式新能源在故障条件下提供的反向电流特性，并利用光伏侧电流的畸变特征，计算系统侧与光伏侧电流的导数作为故障电流变化趋势系数，该电流导数的计算结果，作为故障电流变化系数判据的补充，增强了故障检测算法的鲁棒性，从而显著提升了电力系统保护的可靠性。
39、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。
1.一种基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，在所述在故障发生时刻，同步测量主电源侧的第一故障电流分量和分布式电源侧的第二故障电流分量之前，所述方法还包括：
3.如权利要求1所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述同步测量主电源侧的第一故障电流分量和分布式电源侧的第二故障电流分量，包括：
4.如权利要求1所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，在所述第一故障电流分量与所述第二故障电流分量均大于门槛值时，分别计算主电源的故障电流变化系数和分布式电源侧的故障电流变化系数，所述故障电流变化系数的计算公式为：
5.如权利要求1所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述基于所述主电源侧的故障电流变化系数和所述分布式电源侧的故障电流变化系数分别对线路两侧故障方向开关量进行赋值，得到变化系数相关的开关量值，包括：
6.如权利要求1所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述根据线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积进行故障方向判别，包括：
7.如权利要求1所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.如权利要求7所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述故障电流变化趋势系数的计算公式为：
9.如权利要求7所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述基于所述主电源侧的故障电流变化趋势系数和所述分布式电源侧的故障电流变化趋势系数分别对线路两侧故障方向开关量进行赋值，得到变化趋势系数相关的开关量值，包括：
10.如权利要求7所述的基于开关量通信的配电网保护方法，其特征在于，所述根据线路两侧的变化系数相关的开关量值的乘积和线路两侧的变化趋势系数相关的开关量值的乘积，进行故障方向判别，包括：
