基于序電流突變量及其功率方向的含der點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于序電流突變量及其功率方 向的含DER點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對供電可靠性尤其短時停電的要求越來越高。傳統(tǒng)的輻射性網(wǎng)絡(luò) 主要通過手拉手方式提高供電可靠性，但仍需要停電轉(zhuǎn)供負(fù)荷。點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)（Spot Network) 作為一種低壓多源并供系統(tǒng)，可有效解決持續(xù)停電以及短時停電問題，是公認(rèn)的最為可靠 且最為靈活的供電方式，主要用于機(jī)場、醫(yī)院、大型數(shù)據(jù)中心等重要場合。目前，美國田納 西州St. Jude兒童研宄醫(yī)院、NBA孟菲斯灰熊隊(duì)主場體育館以及多倫多皮爾遜國際機(jī)場等 均采用了該供電方式。點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)中電源與負(fù)荷均通過低壓母線集中接入，有利于分布式電 源（Distributed Energy Resource, DER)的接入控制以及能量就地消納。傳統(tǒng)點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)的 低壓側(cè)配置了逆功率保護(hù)，用于防止正常運(yùn)行時因各條進(jìn)線出力嚴(yán)重不均衡而出現(xiàn)功率倒 送；雖然有些相應(yīng)的潮流控制方法可有效均衡進(jìn)線出力問題，但DER接入容量較大且隨機(jī) 性出力較強(qiáng)時，某些電源進(jìn)線仍會出現(xiàn)功率倒送從而引起逆功率保護(hù)動作；且當(dāng)退出運(yùn)行 的進(jìn)線電壓滿足接入條件時，對應(yīng)斷路器會自動重新合閘。上述兩個過程重復(fù)出現(xiàn)，會使線 路開關(guān)頻繁"跳躍"，系統(tǒng)無法正常運(yùn)行?？梢?，傳統(tǒng)點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)的逆功率保護(hù)在一定程度上限 制了 DER接入容量。
[0003] 在IEEE 1547中規(guī)定逆功率保護(hù)的定值按照變壓器容量的0. 5 %來設(shè)置，定值一 般為lkW-2kW，難以適應(yīng)DER運(yùn)行特性以及寬限接入要求。有專家提出在逆功率保護(hù)中增 加延遲環(huán)節(jié)，按照反時限動作特性，結(jié)合逆功率大小決定動作時間，DER波動引起功率倒送 后，該保護(hù)會延遲跳開，而中壓側(cè)故障時能夠瞬時動作，但該方法僅適用于DER的小容量接 入和進(jìn)線短時逆功率運(yùn)行的情況，未考慮逆功率大小及持續(xù)時間與負(fù)荷特性、DER出力等因 素之間的關(guān)聯(lián)性，保護(hù)定值及動作時間設(shè)定缺乏有效的理論支撐。也有專家基于站域保護(hù) 的思想，通過實(shí)時監(jiān)測點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)的低壓負(fù)荷、進(jìn)線功率與DER實(shí)際出力，綜合判斷引起逆功 率的原因；信息完整時該方法可有效提高含DER點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性，但信息一旦缺失，該 方法將會失效。還有人提出在負(fù)荷較輕時，主動降低DER出力或直接使其退出，以防止出現(xiàn) 逆功率運(yùn)行引起保護(hù)誤動作，但該方法通過限制DER出力來應(yīng)對，不利于DER的充分利用。 另有專家針對點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)可能存在的保護(hù)死區(qū)問題，提出通過記憶電壓的方式予 以改進(jìn)，沒有涉及DER的接入影響?？傊?，現(xiàn)有的點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)方法難以解決DER寬 限接入帶來的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種含DER點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)的逆功率保護(hù) 新方法，該方法利用序電流突變量及其功率功率方向確定故障位置區(qū)間，并給出了新型逆 功率保護(hù)方法的實(shí)現(xiàn)邏輯與定值整定原則，目的在于考慮了 DER出力特性以及低壓負(fù)荷波 動對電流突變量定值的影響，及故障引起的逆功率與正常功率倒送的區(qū)別。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 這種基于序電流突變量及其功率方向的含分布式電源（distributed energy resource，DER)點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)方法，過程如下：
[0007] (1)某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)上游發(fā)生三相短路故障時，流過該保護(hù)的正序功率 方向?yàn)樨?fù)，而流過其余電源進(jìn)線保護(hù)以及分布式電源（DER)的正序功率方向都為正；
[0008] (2)某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)下游發(fā)生三相短路故障時，流過所有電源進(jìn)線保護(hù) 以及DER的正序功率方向都為正；
[0009] (3)某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)上游發(fā)生相間短路故障時，流過該電源進(jìn)線處的負(fù) 序功率方向?yàn)檎?，而流過其余電源進(jìn)線保護(hù)以及DER的負(fù)序功率方向都為負(fù)；
[0010] ⑷某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)下游發(fā)生相間短路故障時，流過所有電源進(jìn)線保護(hù) 以及DER的負(fù)序功率方向都為負(fù)；
[0011] (5)盡管DER普遍具有間歇性與隨機(jī)性出力特點(diǎn)，但相對故障電流而言，其變化周 期較長，在一定時間之內(nèi)可視為平滑，其正常運(yùn)行時不會導(dǎo)致明顯的序電流突變量；利用序 電流突變量作為啟動元件，可有效躲過DER出力特性的影響，結(jié)合功率方向能夠識別故障 引起的逆功率與DER出力較大而導(dǎo)致的功率倒送?？紤]到功率方向計算時間，序電流突變 量啟動后需保持一定時間，該時間決定于突變量計算方法；
[0012] (6)正序電流突變量定值按躲過低壓母線接入最大三相負(fù)載時流過進(jìn)線保護(hù)的電 流值進(jìn)行整定，可躲過低壓負(fù)載啟動對正序突變量的影響：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于序電流突變量及其功率方向的含分布式電源點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)新方法， 其特征在于： (1) 某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)上游發(fā)生三相短路故障時，流過該保護(hù)的正序功率方向 為負(fù)，而流過其余電源進(jìn)線保護(hù)以及分布式電源OER)的正序功率方向都為正； (2) 某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)下游發(fā)生三相短路故障時，流過所有電源進(jìn)線保護(hù)以及 DER的正序功率方向都為正； (3) 某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)上游發(fā)生相間短路故障時，流過該電源進(jìn)線處的負(fù)序功 率方向?yàn)檎?，而流過其余電源進(jìn)線保護(hù)以及DER的負(fù)序功率方向都為負(fù)； (4) 某條電源進(jìn)線逆功率保護(hù)下游發(fā)生相間短路故障時，流過所有電源進(jìn)線保護(hù)以及 DER的負(fù)序功率方向都為負(fù)； (5) 利用序電流突變量作為啟動元件，可有效躲過DER出力特性的影響，結(jié)合功率方向 能夠識別故障引起的逆功率與DER出力較大而導(dǎo)致的功率倒送。考慮到功率方向計算時 間，序電流突變量啟動后需保持一定時間，該時間決定于突變量計算方法； (6) 正序電流突變量定值按躲過低壓母線接入最大三相負(fù)載時流過進(jìn)線保護(hù)的電流值 進(jìn)行整定，可躲過低壓負(fù)載啟動對正序突變量的影響：
式中，KMl-可靠系數(shù)，可取1.05~1. 1 ;KSS-綜合自啟動系數(shù)，可取5~7 ;Pmax-低壓 母線最大三相負(fù)載的有功功率；N-點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)線數(shù)，并按照N-1原則考慮；UN-低壓母線 額定電壓；CQSP-系統(tǒng)運(yùn)行時的功率因數(shù)； (7) 負(fù)序電流突變量定值按躲過低壓母線接入最大單相負(fù)載時流過進(jìn)線保護(hù)的負(fù)序電 流進(jìn)行整定：
式中，一低壓母線最大不平衡度對應(yīng)的單相負(fù)載功率； (8) 正序突變量啟動元件的靈敏系數(shù)按下式計算，
式中，為保護(hù)上游發(fā)生對稱短路時，流過對應(yīng)逆功率保護(hù)的最小正序電流突變 量； (9) 負(fù)序突變量啟動元件的靈敏系數(shù)按下式計算，
式中，Ikimin.2為保護(hù)上游發(fā)生不對稱短路時，流過對應(yīng)逆功率保護(hù)的最小負(fù)序電流突 變量值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：保護(hù)上游與下游故障時會出現(xiàn)不同程度 的正序或負(fù)序突變量，并根據(jù)其序功率方向來區(qū)分故障位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于序電流突變量及其功率方向的含分布式電源(distributed energy resource，DER)點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)逆功率保護(hù)新方法，該方法考慮DER出力特性以及低壓負(fù)荷波動對電流突變量定值的影響，以識別故障引起的逆功率與正常功率倒送現(xiàn)象，并利用正序功率以及負(fù)序功率方向確定故障位置區(qū)間，最后制定了新型逆功率保護(hù)方法的實(shí)現(xiàn)邏輯與定值整定原則。該方法能夠有效改善保護(hù)性能并提高DER高度滲透點(diǎn)狀網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
【IPC分類】H02H7-26
【公開號】CN104779592
【申請?zhí)枴緾N201510187109
【發(fā)明人】仉志華, 田詠桃, 殷銘澤, 馬駿
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月20日