一種分布式電源故障分析方法和保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分布式電源發(fā)電管理的技術(shù)領(lǐng)域，具體的來說，是一種分布式電 源故障分析方法和保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們對環(huán)境問題的日益關(guān)注和高效小容量發(fā)電技術(shù)的成熟，DG的數(shù)量及其在 電力系統(tǒng)中所占的比重將越來越高。而分布式電源的接入，使傳統(tǒng)的單電源輻射狀配電網(wǎng) 變成了一個(gè)遍布電源和負(fù)荷的多電源系統(tǒng)，改變了配網(wǎng)輻射狀的結(jié)構(gòu)，改變了配網(wǎng)潮流，從 而對系統(tǒng)的運(yùn)行和保護(hù)產(chǎn)生了一系列的影響，同時(shí)，隨著DG滲透率的增加，現(xiàn)有的保護(hù)措 施暴露出一些不足，如不能充分利用DG的發(fā)電能力、增加了對系統(tǒng)備用的要求、容易引起 共模跳閘、降低了配電網(wǎng)的供電可靠性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出了一種分布式電源故障分析方法和保護(hù)系 統(tǒng)，方法包括負(fù)荷切除判斷、自適應(yīng)保護(hù)整定、故障搜索以及聯(lián)接開關(guān)保護(hù)動作。
[0004] 當(dāng)分布式電源發(fā)生故障時(shí)，非故障區(qū)域內(nèi)的分布式電源可能無法提供足夠的功率 給負(fù)載，同時(shí)，也有可能非故障區(qū)域內(nèi)分布式電源的功率超過負(fù)荷的需求，因此，為了防止 功率不足時(shí)未切和功率足夠時(shí)的誤切，需要通過相應(yīng)的算法來進(jìn)行判斷。
[0005] 進(jìn)行切負(fù)荷操作時(shí)，需要知道微網(wǎng)中所有負(fù)荷的詳細(xì)數(shù)據(jù)以及每個(gè)負(fù)荷的重要程 度，以保證系統(tǒng)供用電平衡和重要負(fù)荷的供電不間斷，而現(xiàn)實(shí)中無法通過在每個(gè)負(fù)荷處安 裝監(jiān)測裝置，因此，采用算法來計(jì)算負(fù)荷的信息，利用實(shí)時(shí)測量到的聯(lián)接斷路器和分布式電 源的電流，計(jì)算區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷：
式中，@表示負(fù)荷消耗的功率，表示流進(jìn)該區(qū)域的總功率，表示區(qū)域內(nèi) 所有分布式電源提供的功率。
[0006] 根據(jù)在線測量的電流值，可以實(shí)時(shí)計(jì)算出;從而可以判斷出該區(qū) 域時(shí)吸收功率還是向外發(fā)送功率，當(dāng):為負(fù)值時(shí)，表示該區(qū)域供出電能給其他區(qū)域。當(dāng) 系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置可以以此為依據(jù)判定該區(qū)域負(fù)荷是否超過該區(qū)域內(nèi)分布式電 源的容量，孤島運(yùn)行狀態(tài)下的區(qū)域，若其分布式電源容量大于負(fù)荷，則不需要切負(fù)荷，僅通 過調(diào)頻裝置使區(qū)域內(nèi)供用電保持平衡即可，當(dāng)該區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷大于分布式電源容量時(shí)，則 需要進(jìn)行切除負(fù)荷，保護(hù)裝置綜合考慮區(qū)域的安全系統(tǒng)、故障前負(fù)荷的情況以及負(fù)荷的重 要件，對聯(lián)接相應(yīng)負(fù)荷的斷路器發(fā)出跳閘指令，切除的負(fù)荷的大小為：
中，SF為安全系數(shù)，取1. 1。
[0007] 通過把配電網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)，從而使得每個(gè)區(qū)域內(nèi)的分布式電源的容量和區(qū)域內(nèi)的負(fù) 荷容量近似相等，可以使得在發(fā)生故障后進(jìn)行負(fù)荷的切除時(shí)，僅切除較少的波動負(fù)荷，區(qū)域 劃分完成并確定區(qū)域邊界后，在相鄰的兩個(gè)區(qū)域間安裝可以快速動作的聯(lián)接開關(guān)，聯(lián)接開 關(guān)不僅可以動作多次，還可以接收遠(yuǎn)動信號，同時(shí)在聯(lián)接開關(guān)上設(shè)置互鎖的同步操作的繼 電器，以保證保護(hù)正確動作和信號的準(zhǔn)確性，監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)控流過系統(tǒng)特定節(jié)點(diǎn)的電流， 以監(jiān)測的電流為基礎(chǔ)完成有關(guān)操作和系統(tǒng)的保護(hù)，監(jiān)控的電流包括：所有分布式電源提供 的電流和主要饋線上的電流，所有區(qū)域間聯(lián)接開關(guān)上流過的電流以及所有區(qū)域邊界上流過 的電流，監(jiān)控中心設(shè)置有存儲器，存儲配電網(wǎng)絡(luò)中所有裝置的參數(shù)，如變電站參數(shù)、輸電線 路參數(shù)、保護(hù)裝置定值和分布式電源參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)中所有負(fù)荷的預(yù)測曲線，網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的劃分情 況，區(qū)域的參數(shù)，保護(hù)裝置在不同故障下的動作次數(shù)。
[0008] 聯(lián)接開關(guān)的保護(hù)類型包括：電流速斷保護(hù)、負(fù)序電流速斷保護(hù)、反時(shí)限電流保護(hù)、 負(fù)序反時(shí)限電流保護(hù)以及低電壓保護(hù)。
[0009] 電流速斷保護(hù)對線路發(fā)生的三相短路故障提供保護(hù)，判斷三相電流的大小，當(dāng)三 相電流均大于定值時(shí)保護(hù)動作。
[0010] 負(fù)序電流速斷保護(hù)對線路發(fā)生的不對稱短路故障提供保護(hù)，判斷負(fù)序電流的大 小，當(dāng)負(fù)序電流大于定值時(shí)保護(hù)動作。
[0011] 反時(shí)限電流保護(hù)為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，用于保護(hù)線路的三相短路，采用反 時(shí)限保護(hù)策略，其動作方式為：
式中，t為保護(hù)動作時(shí)間，K為延時(shí)整定系數(shù)，4為保護(hù)裝置測量到的相電流值，卷為相 電流基準(zhǔn)值。
[0012] 負(fù)序反時(shí)限電流保護(hù)為負(fù)序電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，用于保護(hù)線路的不對稱短 路故障，采用反時(shí)限保護(hù)策略，其動作方式為：
式中，t為保護(hù)動作時(shí)間，K為延時(shí)整定系數(shù)，芩為保護(hù)裝置測量到的負(fù)序電流值， 為負(fù)序電流基準(zhǔn)值，低電壓保護(hù)，或?yàn)榍穳罕Ｗo(hù)，對微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷提供低電壓保護(hù)，當(dāng)三相 電壓中某一個(gè)線電壓低于定值且時(shí)間超過整定時(shí)間時(shí)，低電壓保護(hù)動作。
[0013] 進(jìn)一步地，由于故障發(fā)生位置的不同，故障到聯(lián)接開關(guān)的距離也不同，因而不同的 故障位置到聯(lián)接開關(guān)會經(jīng)過不同大小的阻抗，因而會產(chǎn)生不同的短路電流值，同時(shí)，不同類 型的故障也會產(chǎn)生不同類型的短路電流，因此，需要自適應(yīng)的調(diào)整聯(lián)接開關(guān)的保護(hù)整定值 以適應(yīng)故障類型的變化和故障位置的變化，首先，通過監(jiān)測的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出被保護(hù)線路 末端短路時(shí)的短路電流值為：
式中，為可靠系數(shù)，取1.2-1. 3, 為故障類型，％為保護(hù)裝置后端的等效阻抗， 4為保護(hù)線路的阻抗，@為保護(hù)裝置后端的等效電勢。
[0014] 短路電流的大小與系統(tǒng)運(yùn)行方式、短路類型和短路點(diǎn)在線路上的位置有關(guān)，當(dāng)線 路上 < 處發(fā)生短路，則短路電流為：
式中，M為自適應(yīng)保護(hù)范圍 令^25 =心，貝IJ可以得出自適應(yīng)保護(hù)范闈
實(shí)時(shí)測量電網(wǎng)的故障類型&，當(dāng)電網(wǎng)是三相短路故障時(shí)，』取1，當(dāng)電網(wǎng)是兩相短路 故障時(shí)，辱:取、萬/2。
[0015] 故障發(fā)生后，首先各饋線始端IED將檢測到的故障電流大小上傳到主站，主站由 故障饋線判據(jù)搜索故障饋線，也就是找出故障電流最大的一個(gè)，對應(yīng)的饋線即為故障饋線。 然后開始故障區(qū)域定位與隔離：根據(jù)實(shí)時(shí)饋線結(jié)構(gòu)圖以及該饋線上各智能電子裝置IH)上 傳的該處的故障方向信息構(gòu)建供電路徑向量與故障方向信息向量，通過一些向量的變換以 及一些簡單的向量運(yùn)算，先是確定出故障所在的供電路徑，然后生成故障判斷向量，通過故 障判斷向量來確定出故障區(qū)域出點(diǎn)，由于故障區(qū)域出點(diǎn)與故障區(qū)域相關(guān)聯(lián)，從而確定出故 障區(qū)域。確定出故障區(qū)域后，主站便會繼續(xù)生成故障跳閘向量，向相關(guān)的IH)節(jié)點(diǎn)發(fā)送跳閘 命令，能夠?qū)⒐收蠀^(qū)域成功地進(jìn)行隔離。
[0016] 進(jìn)一步地，故障搜索包括建立故障搜索模型、故障方向判斷以及故障區(qū)域搜索。
[0017] 將電網(wǎng)的每條母線看成是節(jié)點(diǎn)，將連接兩條母線的線路看作是邊，按照上游到下 游從大到小的順序編號。
[0018] 即j<n,n Si-
點(diǎn)的個(gè)數(shù)；故障發(fā)生后，從每一個(gè)可以判斷故障方向的節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起搜索進(jìn)程。直到這些進(jìn) 程搜索到故障方向上的下一個(gè)可以判斷出故