储能电站内直流连接线的保护方法
【专利摘要】本发明涉及一种储能电站电池负极接地情况下应对负极直流连接线金属性接地故障的保护方法，步骤如下：通过计算得出直流连接线上直流电流的理论值，并以此数据作为参考；根据该理论值，并结合正常运行情况下直流连接线上的电流值，设定保护的整定值；检测保护安装处的直流电流值大小，将实际直流电流值与保护的整定值进行比较，根据比较结果决定保护是否动作。本发明采用欠量电流保护，仿真结果表明其能可靠的检测出故障并准备动作，即使考虑过渡电阻情况，也具有较高的灵敏度和可靠性，是一种较好的适合储能电站电池负极接地情况下的负极直流连接线发生金属性故障的保护方法。
【专利说明】储能电站内直流连接线的保护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种储能电站内直流连接线的保护方法，具体是在储能电站电池负极接地情况下，针对负极的直流连接线上发生金属性接地故障，采用欠量电流保护方法，用于继电保护领域。
【背景技术】
[0002]随着社会与经济的发展，电力工业迅速发展，已经进入了超高压、大机组、跨区域联网和交直流混合为特点的大电网时代，但互联性很强的大电网一旦发生重大事故，可能危及整个区域电力供应，严重影响社会经济秩序。因此具有提高安全可靠性和调峰蓄能的分布式电源越来越受重视。储能电站作为运行稳定性较强的分布式电源，在电力系统中具有广阔的应用前景。
[0003]在储能电站内，当直流连接线发生接地故障时，应当迅速判断故障并切断故障线路，这对于保护储能电站电气设备以及维护安全具有重要意义。对于电池负极接地的储能电站，正极和负极的直流连接线上发生接地故障时的现象完全不同。经过广泛的文献检索，目前对于分布式电源的直流连接线的保护基本上是采用差动保护。在直流连接线上装设差动保护，当发生区外故障时，根据基尔霍夫电流定律，线路两侧的直流电流值大小相等，因此不会误动作，一旦直流连接线上发生故障时，则可以迅速切断该故障线路，但差动保护装置的费用较高，并且在储能电站内直流连接线的长度较短，因此对于电池负极接地情况下负极直流连接线保护采用差动保护虽然可行，但需要检测线路两端电流值，可靠性相对较低，经济性相对较差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于改进现有保护方案，在储能电站电池负极接地时，提出了针对负极直流连接线上发生金属性接地时采用欠量保护的方案，保证了保护的灵敏性和可靠性，并且降低了资金消耗，提高了经济性。
[0005]本发明采用以下方案实现:一种储能电站内直流连接线的保护方法，是针对储能电站电池负极接地情况下负极直流连接线金属性接地故障的保护，其特征在于包括以下步骤:
步骤SOl:通过计算得出直流连接线上直流电流的理论值，并以该理论值作为参考；步骤S02:根据直流连接线上电流的理论值，并结合正常运行情况下直流连接线上的电流值，设定保护的整定值；
步骤S03:检测保护安装处的直流电流值大小，将实际直流电流值与保护的整定值进行比较，根据比较结果决定保护是否动作。
[0006]在本发明一实施例中，所述步骤SOl中，直流电流的理论值计算方法如下:
根据储能电站站内逆变器的有功功率参考值PMf和功率计算公式P=UI，能计算出直流连接线上的理论电流值大小I= t，其中U是储能电站电池电压。
[0007]在本发明一实施例中，所述步骤S02中，是在储能电站正常运行情况下检测一段时间内直流连接线上的电流值以得到电流的实际值。
[0008]在本发明一实施例中，所述步骤S03中，比较结果与保护动作关系如下:
负极直流连接线上发生金属性接地故障的瞬间，故障点与负极之间的线路上的电流快速减小，采用欠量电流保护，利用实际电流值与整定值的比较作为负极直流连接线上发生金属性接地故障的判据，当检测到的电流小于整定值，该保护动作，切断故障线路，当检测到的电流不小于整定值时，保护不动作。
[0009]针对电池负极接地的储能电站的负极的直流连接线上的金属性接地故障，本发明是利用欠量保护的原理提供保护，它只需要检测单端的直流电流值，提高了设备的可靠性，在发生金属性接地故障并考虑过渡电阻时，该欠量电流保护仍能正确动作。本发明虽然针对的是负极接地的储能电站的负极直流连接线上发生金属性接地故障这一种故障类型，而采用差动保护则可以保护的更加全面，但是在兼顾成本和实际故障概率情况下，采用欠量保护更加经济，也更加可靠。在应对交流侧故障对直流侧影响时，可以直接闭锁直流侧保护，保证不误动。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明实施例流程示意图。
[0011]图2是本发明实施例在储能电站模型中从逆变器往直流侧看进去的端口模型简化图。
[0012]图3是本发明实施例当负极直流连接线上发生接地故障时端口模型简化图。【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0014]请参见图1，本发明是通过以下技术方案实现的，本发明方法如下:
步骤SOl:通过理论计算得出直流连接线上直流电流的理论值，并以此数据作为参考；步骤S02:根据直流连接线上电流的理论值，并结合正常运行情况下直流连接线上的电流值，设定保护的整定值；
步骤S03:检测保护安装处的直流电流值大小，将实际直流电流值与保护的整定值进行比较，根据比较结果决定保护是否动作。
[0015]所述步骤SOl中，直流电流的理论值计算方法如下:
由于电池输出的电压和电流相位的夹角为0，因此电池发出的功率是有功功率，根据储能电站站内逆变器的有功功率参考值Pm和功率计算公式P=UI，可以计算出直流连接线
上的理论电流值大小I= Pref/U，其中U是储能电站电池电压。
[0016]所述步骤S02中，由于逆变器的效率并没有达到100%，因此有功功率输出值不一定等于有功功率参考值PMf，一般都会小于有功功率参考值PMf，并且逆变器、直流连接线等设备都会消耗一部分有功功率，所以直流连接线上电流的理论值只能作为一个参考，还必须在储能电站正常运行情况下检测一段时间内直流连接线上的电流值才能得到电流的实际值。
[0017]所述步骤S03中，比较结果与保护动作关系如下:
在储能电站模型中，从逆变器往直流侧看进去的端口模型可简化成图2 ;当负极直流连接线上发生接地故障时，端口模型可简化成下图3 ；
注:1)考虑的接地故障是金属性接地故障，因此Rx〈〈Rl〈R ；
2) R1+R2=R。
[0018]负极的直流连接线上发生金属性接地故障时，负极直流连接线两端的阻抗为
【权利要求】
1.一种储能电站内直流连接线的保护方法，是针对储能电站电池负极接地情况下负极直流连接线金属性接地故障的保护，其特征在于包括以下步骤: 步骤SOl:通过计算得出直流连接线上直流电流的理论值，并以该理论值作为参考；步骤S02:根据直流连接线上电流的理论值，结合正常运行情况下直流连接线上的电流值，设定保护的整定值； 步骤S03:检测保护安装处的直流电流值大小，将实际直流电流值与保护的整定值进行比较，根据比较结果决定保护是否动作。
2.根据权利要求1所述的储能电站内直流连接线的保护方法，其特征在于所述步骤SOl中，直流电流的理论值计算方法如下: 根据储能电站站内逆变器的有功功率参考值PMf和功率计算公式P=UI，能计算出直流连接线上的理论电流值大小I= ，其中U是储能电站电池电压。
U
3.根据权利要求1所述的储能电站内直流连接线的保护方法，其特征在于:所述步骤S02中，是在储能电站正常运行情况下检测一段时间内直流连接线上的电流值以得到电流的实际值。
4.根据权利要求1所述的储能电站内直流连接线的保护方法，其特征在于:所述步骤S03中，比较结果与保护动作关系如下: 负极直流连接线上发生金属性接地故障的瞬间，故障点与负极之间的线路上的电流快速减小，采用欠量电流保护，利用实际电流值与整定值的比较作为负极直流连接线上发生金属性接地故障的判据，当检测到的电流小于整定值，该保护动作，切断故障线路，当检测到的电流不小于整定值时，保护不动`作。
【文档编号】H02H3/16GK103795024SQ201310355764
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】陈彬, 吴涵, 郑高 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院