專利名稱：一種微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)保護(hù)的設(shè)計(jì)方法，屬于電力繼電保護(hù)和通訊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)際油價(jià)的不斷飆升，以及二氧化碳排放引起的全球變暖環(huán)境問題，人們的目光轉(zhuǎn)向了可再生能源，世界上各國(guó)家紛紛扶持風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電以及 其它清潔發(fā)電技術(shù)。我國(guó)面對(duì)農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)的缺電少電問題，也在大力發(fā)展新能源建設(shè)，風(fēng)機(jī)發(fā)電、光伏發(fā)電屬于間歇性能源，具有不穩(wěn)定性，會(huì)引起系統(tǒng)電壓的波動(dòng)和閃變，因此我國(guó)采取將風(fēng)機(jī)發(fā)電/光伏發(fā)電/儲(chǔ)能等分布式能源組成微電網(wǎng)，就近接入當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行或孤網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行?，F(xiàn)階段微電網(wǎng)具有供電半徑小、電網(wǎng)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，微電網(wǎng)的繼電保護(hù)功能還在探索之中。目前風(fēng)機(jī)、光伏及儲(chǔ)能逆變器均采取晶閘管控制技術(shù)，為了防止分布式能源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響，風(fēng)機(jī)、光伏及儲(chǔ)能逆變器采取了限流措施，即故障時(shí)各逆變器輸出電流緩慢上升，一般不大于兩倍額定電流。為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)機(jī)、光伏及儲(chǔ)能逆變器要求具備低電壓穿越(電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms)、反孤島保護(hù)功能(微電網(wǎng)內(nèi)電壓/頻率異常時(shí)最慢在6個(gè)周波切除新能源)，因此繼電保護(hù)裝置必須緊密與之配合，在3周波之內(nèi)切開故障，才能維持微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置分散安裝，各保護(hù)裝置的過流保護(hù)通過時(shí)序相互配合，這在時(shí)間上不能滿足微電網(wǎng)的穩(wěn)定要求，而風(fēng)機(jī)、光伏及儲(chǔ)能逆變器的限流作用，使得微電網(wǎng)內(nèi)部故障時(shí)，隨著分布式能源接入容量不同，提供的短路電流亦不同，可能出現(xiàn)較少分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的短路電流可能小于較多分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的負(fù)荷電流的情況，這使得定值整定極為困難，因此過電流保護(hù)不宜作為微電網(wǎng)的主保護(hù)。目前的繼電保護(hù)采用的是單元式保護(hù)原理，各保護(hù)裝置根據(jù)自身的采集信息進(jìn)行相應(yīng)的邏輯判斷，相互之間缺乏協(xié)調(diào)與配合，隨著光纖技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度正在提高。近幾年應(yīng)用于電力系統(tǒng)的同步向量采集技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全網(wǎng)大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集，其中IEEE 1588協(xié)議約定網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)間小于10us，基于同步測(cè)量技術(shù)的廣域保護(hù)正在成為一種新的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的
I、實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)故障的快速定位和隔離，把故障的影響隔離在最小范圍，減小故障元件的損壞程度，縮短負(fù)荷的低電壓時(shí)間，保證微電網(wǎng)內(nèi)非故障區(qū)域的正常供電。2、實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的廣域保護(hù)模式，根據(jù)綜合判斷選擇切除故障區(qū)域。3、提高微電網(wǎng)內(nèi)分布式發(fā)電設(shè)備和微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的運(yùn)行的穩(wěn)定性，減小發(fā)電設(shè)備停機(jī)、用戶負(fù)荷停電的幾率。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案一種微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，
微電網(wǎng)保護(hù)包括相互通訊的中央單元和多個(gè)就地單元，
各就地單元將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時(shí)標(biāo)，與就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息一起通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元，
由中央單元將所有數(shù)據(jù)匯總，進(jìn)行綜合邏輯判斷，確定微電網(wǎng)故障點(diǎn)，
中央單元根據(jù)微電網(wǎng)故障點(diǎn)故障類型，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成該就地單元的故障隔離。中央單元中包括數(shù)據(jù)處理、同步、通訊、邏輯判斷和輸出控制模塊。就地單元中包括數(shù)據(jù)采集、同步、通訊、命令執(zhí)行、出口模塊。 所述就地單元中數(shù)據(jù)采集模塊為電流互感器和/或電壓互感器。所述中央單元和就地單元之間通訊采用61850通訊標(biāo)準(zhǔn)，利用光纖網(wǎng)絡(luò)，通過GOOSE機(jī)制實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交換和相互閉鎖。所述光纖網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余配置。IEEE 1588系統(tǒng)中同步時(shí)鐘通過光纖網(wǎng)絡(luò)，由中央單元采取多播方式，定時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，該網(wǎng)段的就地單元接受到同步報(bào)文后，根據(jù)同步報(bào)文中的時(shí)間戳和主時(shí)鐘到從時(shí)鐘的線路延時(shí)計(jì)算出與主時(shí)鐘的偏差，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步。根據(jù)故障點(diǎn)不同，微電網(wǎng)故障類型包括分布式電源側(cè)故障、微電網(wǎng)母線故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障、配電變低壓側(cè)故障。微電網(wǎng)母線故障時(shí)，采用差動(dòng)保護(hù)切開故障母線的所有邊界開關(guān)，
邏輯判據(jù)如下
差動(dòng)電流Ida=| I 1+ I 2+...+ I n|
制動(dòng)電流Ira= I Ij+ i J+…+ I I n 差動(dòng)動(dòng)作判據(jù)Ida>Izd且Ida/Ira>K，
其中，Izd為門檻定值，K為制動(dòng)系數(shù)，I1 In為流入到差動(dòng)區(qū)域的各分支電流。分布式電源側(cè)故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障時(shí)，使用復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)，判據(jù)如下
a.I>Izd,
b.復(fù)壓元件啟動(dòng)，
c.方向流出微電網(wǎng)母線，
其中，Izd為門檻定值，I為檢測(cè)點(diǎn)電流。配電變低壓側(cè)故障時(shí)，采用復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)邏輯判斷。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果
本發(fā)明的方法采用微電網(wǎng)的整體保護(hù)方案，能夠最大限度地保持微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，快速定位和隔離微電網(wǎng)內(nèi)的故障，減小故障元件的損壞程度，縮短負(fù)荷的低電壓時(shí)間，保證微電網(wǎng)內(nèi)非故障區(qū)域的正常供電；減少用戶的停電時(shí)間，降低用戶低電壓的運(yùn)行時(shí)間，減少分布式電源的啟停機(jī)次數(shù)。


圖I是微電網(wǎng)保護(hù)整體設(shè)計(jì)示意 圖2是微電網(wǎng)通訊模型示意 圖3是微電網(wǎng)模型示意圖 。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。.
實(shí)施例I
如圖I所示，微電網(wǎng)保護(hù)包括中央單元和就地單元，就地單元采用常規(guī)的CT/PT(電流互感器/電壓互感器)，將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時(shí)標(biāo)，連同就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元，在中央單元處將各種數(shù)據(jù)匯總，進(jìn)行綜合邏輯判斷后，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成故障隔離。如圖2所示，中央單元和就地單元之間通訊采用61850通訊標(biāo)準(zhǔn)，利用快速光纖網(wǎng)絡(luò)，通過GOOSE機(jī)制實(shí)現(xiàn)各單元之間高速的數(shù)據(jù)交換和相互閉鎖，為了保證微電網(wǎng)保護(hù)的安全性和可靠性，光纖網(wǎng)絡(luò)以雙網(wǎng)絡(luò)為佳。IEEE 1588系統(tǒng)中同步時(shí)鐘通過光纖網(wǎng)絡(luò)，由主設(shè)備采取多播方式，定時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，該網(wǎng)段的從設(shè)備接受到同步報(bào)文后，根據(jù)同步報(bào)文中的時(shí)間戳和主時(shí)鐘到從時(shí)鐘的線路延時(shí)計(jì)算出與主時(shí)鐘的偏差，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步。微電網(wǎng)中各單元之間安裝距離短，就地單元的A/D采樣數(shù)據(jù)加裝時(shí)標(biāo)后上送到中央單元，僅會(huì)產(chǎn)生幾微秒的誤差，對(duì)于中央單元的矢量計(jì)算不會(huì)產(chǎn)生影響。微電網(wǎng)內(nèi)根據(jù)故障點(diǎn)不同分為幾種分布式電源側(cè)故障、微電網(wǎng)母線故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障、配電變低壓側(cè)故障情況。微電網(wǎng)母線故障時(shí)的電氣特性為微電網(wǎng)母線電壓嚴(yán)重跌落，功率方向全部指向故障母線，采用差動(dòng)保護(hù)能夠快速地切開故障母線的所有邊界開關(guān)，可以達(dá)到IOms完成邏輯判據(jù)。差動(dòng)電流
權(quán)利要求
1.一種微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是， 微電網(wǎng)保護(hù)包括相互通訊的中央單元和多個(gè)就地單元， 各就地單元將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時(shí)標(biāo)，與就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息一起通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元， 由中央單元將所有數(shù)據(jù)匯總，進(jìn)行綜合邏輯判斷，確定微電網(wǎng)故障點(diǎn)， 中央單元根據(jù)微電網(wǎng)故障點(diǎn)故障類型，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成該就地單元的故障隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述就地單元包括電流互感器和/或電壓互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述中央單元和就地單元之間通訊采用61850通訊標(biāo)準(zhǔn)，利用光纖網(wǎng)絡(luò)，通過GOOSE機(jī)制實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交換和相互閉鎖。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述光纖網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，IEEE1588系統(tǒng)中同步時(shí)鐘通過光纖網(wǎng)絡(luò)，由中央單元采取多播方式，定時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，該網(wǎng)段的就地單元接受到同步報(bào)文后，根據(jù)同步報(bào)文中的時(shí)間戳和主時(shí)鐘到從時(shí)鐘的線路延時(shí)計(jì)算出與主時(shí)鐘的偏差，實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，根據(jù)故障點(diǎn)不同，微電網(wǎng)故障類型包括分布式電源側(cè)故障、微電網(wǎng)母線故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障、配電變低壓側(cè)故障。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，微電網(wǎng)母線故障時(shí)，采用差動(dòng)保護(hù)切開故障母線的所有邊界開關(guān)， 邏輯判據(jù)如下差動(dòng)電流Ida=| I 1+ I 2+...+ I n| 制動(dòng)電流Ira= I I J+ I I+…+ I I n 差動(dòng)動(dòng)作判據(jù)Ida>Izd且Ida/Ira>K， 其中，Izd為門檻定值，K為制動(dòng)系數(shù)，I1 In為流入到差動(dòng)區(qū)域的各分支電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，分布式電源側(cè)故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障時(shí)，使用復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)，判據(jù)如下 a.I>Izd, b.復(fù)壓元件啟動(dòng)， c.方向流出微電網(wǎng)母線， 其中，Izd為門檻定值，I為檢測(cè)點(diǎn)電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，配電變低壓側(cè)故障時(shí)，采用復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)邏輯判斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，中央單元中包括數(shù)據(jù)處理、同步、通訊、邏輯判斷和輸出控制模塊；就地單元 中包括數(shù)據(jù)采集、同步、通訊、命令執(zhí)行、出口模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，微電網(wǎng)保護(hù)包括相互通訊的中央單元和多個(gè)就地單元，各就地單元將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時(shí)標(biāo)，與就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息一起通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元，由中央單元將所有數(shù)據(jù)匯總，進(jìn)行綜合邏輯判斷，確定微電網(wǎng)故障點(diǎn)，中央單元根據(jù)微電網(wǎng)故障點(diǎn)故障類型，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成該就地單元的故障隔離。本發(fā)明的方法能夠最大限度地保持微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，快速定位和隔離微電網(wǎng)內(nèi)的故障，減小故障元件的損壞程度，縮短負(fù)荷的低電壓時(shí)間，保證微電網(wǎng)內(nèi)非故障區(qū)域的正常供電；減少用戶的停電時(shí)間，降低用戶低電壓的運(yùn)行時(shí)間，減少分布式電源的啟停機(jī)次數(shù)。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102684175SQ201210181249
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者唐斐, 孫國(guó)城, 沈浩東, 潘漢廣, 相咸正, 耿新輝, 謝虎, 趙景濤, 陳暉 , 魯文 申請(qǐng)人:國(guó)電南瑞科技股份有限公司