CN109066616A

CN109066616A - 考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法

Info

Publication number: CN109066616A
Application number: CN201811045061.4A
Authority: CN
Inventors: 李正红; 丁晓兵; 张弛; 余江; 徐光福; 陈宏山; 陈俊; 李捷; 魏承志; 李明; 朱皓斌
Original assignee: China South Power Grid International Co ltd; China Southern Power Grid Co Ltd; NR Electric Co Ltd
Current assignee: China South Power Grid International Co ltd; China Southern Power Grid Co Ltd; NR Electric Co Ltd
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2018-12-21

Abstract

本发明公开一种考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，包括如下步骤：步骤1，故障发生后判断故障类型和故障点发生位置，具体是根据本地信息和方向元件判断故障点的发生位置，并确定其故障类型为两相短路或三相短路；步骤2，针对不同的故障点发生位置，并根据故障类型确定保护整定值。此种方法可适应光伏电源接入配电网后的故障特性，能在两相短路和三相短路情况下均能正确动作，具有较好的选择性和灵敏性。

Description

考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法

技术领域

本发明属于配电网继电保护领域，特别涉及一种考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法。

背景技术

能源是经济社会发展的重要物质基础。能源技术的革新发展推动了人类社会的不断进步。与此同时,能源的开发利用也带来了环境破坏、气候变化、资源枯竭等巨大挑战。能源的可持续利用是关系到我国经济社会发展全局的重大战略问题。近年来,分布式光伏发电技术得到了快速的发展。居民用分布式光伏发电主要向居民用户供电，具有“自发自用、余量上网”的特点。分布式光伏发电的安装位置一般靠近负载，这样做可通过合理的调度来实现资源的优化配置和电能的有效利用，且与远距离输电相比有更少的电能损耗和更低的输电成本。分布式光伏发电的原则是“就近发电、就近并网、就近转换、就近使用”。除此之外,分布式光伏发电还具有“分布广泛、选址灵活”的优势。因此,作为一种清洁发电方式,分布式光伏发电具有十分大的发展潜力。

分布式电源的接入也给现有的电力系统带来新的挑战，在对配电网继电保护的影响方面，传统配电网是基于单辐射网络设计的，继电保护装置一般不具有方向性，参数整定也是基于三段式电流保护，分布式电源接入配电网后，传统继电保护的弊端无法满足保护要求。对于传统的单电源福射状电网，现有的自适应电流速断保护具有较好的保护性能。而在分布式光伏电源接入到配电网后，配电网的网络结构发生变化，从单电源结构变为多电源结构。自适应电流应用于含光伏电源的配电网时，难以准确计算出系统等效电源和等效阻抗。因此，需要具体研究适用于含光伏的配电网自适应正序电流速断保护。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，其可适应光伏电源接入配电网后的故障特性，能在两相短路和三相短路情况下均能正确动作，具有较好的选择性和灵敏性。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，包括如下步骤：

步骤1，故障发生后判断故障类型和故障点发生位置；

步骤2，针对不同的故障点发生位置，并根据故障类型确定保护整定值。

采用上述方案后，本发明基于具有低电压穿越能力的光伏电源通常采用电压正序电压控制策略，配电网发生短路故障时光伏输出的短路电流仅包含正序分量，通过对不同故障点不同故障类型故障电流的分析，实现对于自适应正序电流的整定，解决光伏接入配电网传统电流保护误动的问题。

附图说明

图1是含分布式光伏电源配电网仿真模型，显示了本发明所采用的电流保护装置设置。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，具体包括以下步骤：

步骤1：故障发生后判断故障类型和故障点发生位置；

所述故障发生后判断故障类型和故障点发生位置，即根据本地信息和方向元件判断当前发生的故障点和故障类型为两相短路或三相短路，故障点和故障类型的判断是步骤2和步骤3整定值计算的基础。

步骤2：不同位置两相短路时各保护整定值的选取；

所述不同位置两相短路时各保护整定值的选取是步骤1判断故障类型和故障点位置后的具体展开；

所述步骤2通过以下2个步骤完成，包括：

步骤21：若两相短路发生在分布式光伏接入点上游f₁处，系统侧保护1流过保护1的正序电流可表示为：

式中，为保护1处的正序电压；Z_s为系统阻抗；和为PVl和PV2的输出电流；Z_AB为保护1所在线路阻抗；α表示故障点与保护之间距离的比例系数。

与系统提供的正序电流相比，光伏电源的输出电流很小，因此，在只能利用本地信息的前提下，保护1的正序电流整定值I_1ZDZ计算如下：

其中，K_K表示可靠系数；

对于故障线路另一侧保护2，流过保护2的正序电流可表示为：

其中，表示保护2处的正序电压，表示系统电压；

为保证选择性，保护2的正序电流整定值I_2ZDZ计算如下：

步骤22：若两相故障发生在两个分布式光伏电源接入之间的线路f₂处，流过线路靠近光伏1接入处的保护3的正序电流可表示为：

式中，为保护3处的正序电压；为PV2的输出电流；Z_AB、Z_BC分别为线路AB、BC的阻抗；α表示故障点与保护之间距离的比例系数。

与系统提供的正序电流相比，PV2的输出电流很小，因此，在只能利用本地信息的前提下保护3的正序电流整定值I_3ZDZ计算如下：

对于线路另一侧保护4，由于系统所提供的电流远大于PV1提供的电流，其正序电压和正序电流之间的关系为：

为保证选择性，保护4的正序电流整定值I_4ZDZ计算如下：

步骤3：不同位置三相短路时各保护整定值的选取。

所述不同位置三相短路时各保护整定值的选取，如步骤2，是步骤1判断故障类型和故障点位置后的具体展开；

当f₁点或f₂点发生三相短路故障时，保护1、2、3、4安装处的正序电压和流过该保护的正序电流之间的关系可表示为：

式中，为保护安装处的正序电压；为流过该保护的正序电流；Z_d为保护与故障点之间的线路阻抗值。

为保证保护选择性,f₁点发生三相短路故障时保护1和保护2的正序电流整定值分别为：

f₂点发生三相短路故障时保护3和保护4的正序电流整定值分别为：

综上所述，含光伏的配电网自适应正序电流速断保护充分考虑了分布式光伏电源接入对配电网的影响，能够利用本地电气量信息，实现正序电流值的实时在线整定。

取系统基准容量为100MVA，基准电压为10.5kV；线路单位长度的电阻和感抗分别为0.27Ω/km和0.3454Ω/km；下路AB、BC、CD、AE的长度分别为3、5、5、6km；负荷的额定功率为1MVA，额定功率因数为0.85。

当f₂点发生三相故障时，改变比例系数α，得到的保护3、4处的仿真结果如表1和表2。

表1

表2

可以看出保护3、4均可以正确动作，不受其他因素影响。保护3、4的正序电流整定值能够根据PV容量和故障位置设定其定值。

当f₂点处发生两相故障时，仿真结果如表3和表4。

表3

表4

可以看出，保护3、4均能够正确地动作,正序电流整定值均能够根据PV容量和故障位置的变化而自适应改变其定值。随着PV容量的増大，相应的并网点处电压也越大,正序电流整定值也随之增大。

综上，本发明基于含光伏电源配电网保护安装处的正序电压和流过保护的正序电流之间的关系，提出的适用于含光伏电源配电网的自适应正序电流速断保护方法。在两相短路还是三相短路情况下该保护均能正确动作，具有较好的选择性和灵敏性。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims

1.一种考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，故障发生后判断故障类型和故障点发生位置；

2.如权利要求1所述的考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，其特征在于：所述步骤1中，根据本地信息和方向元件判断故障点的发生位置，并确定其故障类型为两相短路或三相短路。

3.如权利要求2所述的考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，其特征在于：所述步骤2中，若故障类型为两相短路，且故障发生在分布式光伏接入点上游，那么，流过系统侧任意一处M的正序电流表示为：

式中，为M处的正序电压；Z_s为系统阻抗；和为PVl和PV2的输出电流；Z_AB为M处所在线路阻抗；α表示故障点与保护之间距离的比例系数；

M处的正序电流整定值I_1ZDZ计算如下：

其中，K_K表示可靠系数；

故障点另一侧任意一处N的正序电流表示为：

其中，表示N处的正序电压，表示系统电压；

N处的正序电流整定值I_2ZDZ计算如下：

4.如权利要求2所述的考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，其特征在于：所述步骤2中，若故障类型为两相短路，且故障发生在两个分布式光伏电源接入之间的线路处，则流过线路靠近光伏接入处P的正序电流表示为：

式中，为P处的正序电压；为PV2的输出电流；Z_BC为P处所在线路阻抗；α表示故障点与保护之间距离的比例系数；

P处的正序电流整定值I_3ZDZ计算如下：

对于线路另一侧任意一处Q，正序电压和正序电流之间的关系为：

Q处的正序电流整定值I_4ZDZ计算如下：

5.如权利要求2所述的考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，其特征在于：所述步骤2中，若故障类型为三相短路，且故障发生在分布式光伏接入点上游，那么，系统侧任意一处M及故障点另一侧任意一处N的正序电流整定值分别为：

其中，为M处的正序电压；Z_AB为M处所在线路阻抗；为N处的正序电压。

6.如权利要求2所述的考虑光伏接入的配电网自适应正序电流速断保护整定方法，其特征在于：所述步骤2中，若故障类型为三相短路，且故障发生在两个分布式光伏电源接入之间的线路处，则靠近光伏接入处P和线路另一侧任意一处Q的正序电流整定值分别为：

其中，为P处的正序电压；Z_BC为P处所在线路阻抗；为Q处的正序电压。