一种含逆变型分布式电源配电网的改进电流差动保护方法与流程

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种含逆变型分布式电源配电网的改进电流差动保护方法。

背景技术：

近些年来，分布式发电技术得到了快速的发展。然而，分布式电源的接入使得传统的配电网结构发生了变化，由单源网络变成多源网络，故障时短路电流水平及分布路径发生了根本性变化。不仅如此，以清洁能源为基础的逆变型分布式电源其输出因具有间歇性和波动性，给传统的三段式过电流保护带来了严峻的挑战，保护的选择性和灵敏性大大下降。

因t接方式具备接入位置灵活、工程改造小、投资费用低、建设周期短等优点，目前我国中小型容量的分布式电源主要采用t接方式直接并网。这种情况下，采用传统的电流差动保护，也会因为分布式电源的输出电流未知而存在整定的困难。因此，为解决分布式电源的接入给配电网保护带来的问题，必须从原理、策略上进行改进。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种含逆变型分布式电源配电网的改进电流差动保护方法，以解决多个分布式电源接入线路时的继电保护问题，本方法不受分布式电源的容量、数量、接入位置、故障类型以及过渡电阻的影响，具有较强的适用性和工程实用性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种含逆变型分布式电源配电网的改进电流差动保护方法，包括以下步骤：

s1、继电保护装置上电；

s2、初始化线路参数；

s3、通过iec61850协议中的mms服务获取每个分布式电源的实时有功参考功率pref；

s4、整定改进电流差动保护的定值iset；

s5、继电保护装置分别对线路m和n的三相电压和流过m和n的三相电流进行采样、变换，得到m端的三相电压和三相电流n端的三相电压和三相电流

s6、位于m侧的继电保护装置，从m侧推导每个公共连接点的电压计算值位于n侧的继电保护装置，从n侧推导每个pcc的电压计算值由计算所得元素构成两组向量

s7、上述s6中的继电保护装置通过双端纵联通道交换两组向量从而得到各公共连接点的实际电压

s8、根据获取的有功参考功率pref和各公共连接点电压求出每个分布式电源的输出电流

s9、根据测量到的两端电流向量和以及各分布式电源的输出电流值计算线路的差动电流δi；

s10、判断差动电流δi是否大于电流差动保护的整定值iset，若大于，则区内有故障，启动保护动作；否则，则表明没有区内故障，返回s5。

所述步骤s3中有功参考功率的获取通过iec61850协议中的mms服务实现。

所述步骤s4中整定值iset的计算方式为：

iset＝kerkstknpik.max

式中：ker为电流互感器的传变误差；kst为互感器同型系数；knp为非周期分量系数；ik.max为区外故障时流经电流互感器的最大稳态电流。

所述步骤s6中的计算方式为：

式中：zm-i表示m到节点i的线路阻抗；表示节点k的分布式电源的输出电流；zk-i表示节点k到节点i的线路阻抗。

所述步骤s6中的计算方式为：

式中：zn-i表示n到节点i的线路阻抗；表示节点k的分布式电源的输出电流；zi-k表示节点i到节点k的线路阻抗。

所述步骤s8中分布式电源输出电流计算值为：

式中：表示低压穿越运行期间的参考无功电流；u0，upcc.f分别表示故障前公共连接点电压和故障时公共连接点电压；k表示电压支撑系数；iiidg.q和iiidg.d分别表示分布式电源输出无功参考电流和有功参考电流；kmax表示允许的最大电流系数；in为分布式电源额定电流；为有功参考功率；α代表公共连接点电压通用向量初始相位。

所述步骤s7中公共连接点的计算表达式为：

式中：分别表示从m侧和n侧推导的第i个公共连接点的电压。

所述步骤s8中分布式电源的输出电流可表示为：

式中：表示低压穿越运行期间的参考无功电流；u0，upcc.f分别表示故障前公共连接点电压和故障时公共连接点电压；k表示电压支撑系数；iiidg.q和iiidg.d分别表示分布式电源输出无功参考电流和有功参考电流；kmax表示允许的最大电流系数；in为分布式电源额定电流；为有功参考功率；α代表公共连接点电压通用向量初始相位。

所述步骤s9中差动电流δi的表达式为：

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本发明着眼于解决含逆变型分布式电源接入的继电保护问题，可有效解决逆变型分布式电源对线路保护的不利影响，保护方法不受逆变型分布式电源的接入容量和接入位置的影响，具有很强的适用性。

2、本方法充分利用线路两端的电气信息，基于线路电压特征获取各公共连接点的电压，并利用iec61850协议中的mms服务获取分布式电源的有功参考功率，从而实时估算出各分布式电源的输出电流，估算精度高。

3、本方法不需要进行迭代运算，步骤简易，计算速度快。

4、本方法基于基尔霍夫电流定律，充分考虑了各端电流的注入，使得线路保护方法受故障类型、故障位置以及过渡电阻的影响小、可靠性高，在实际工程中具有较强的实用性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

结合图1和图2对本发明进行说明。

一种含逆变型分布式电源配电网的改进电流差动保护方法，包括以下步骤：

s1、继电保护装置上电；

s2、初始化线路参数；

s3、通过iec61850协议中的mms服务获取每个分布式电源的实时有功参考功率pref；

s4、整定改进电流差动保护的定值iset；

s5、继电保护装置分别对线路m和n的三相电压和流过m和n的三相电流进行采样、变换，得到m端的三相电压和三相电流n端的三相电压和三相电流

s6、位于m侧的继电保护装置，从m侧推导每个公共连接点的电压计算值位于n侧的继电保护装置，从n侧推导每个pcc的电压计算值由计算所得元素构成两组向量

s7、上述s6中的继电保护装置通过双端纵联通道交换两组向量从而得到各公共连接点的实际电压

s8、根据获取的有功参考功率pref和各公共连接点电压求出每个分布式电源的输出电流

s9、根据测量到的两端电流向量和以及各分布式电源的输出电流值计算线路的差动电流δi；

s10、判断差动电流δi是否大于电流差动保护的整定值iset，若大于，则区内有故障，启动保护动作；否则，则表明没有区内故障，返回s5。

所述步骤s3中有功参考功率的获取通过iec61850协议中的mms服务实现。

所述步骤s4中整定值iset的计算方式为：

iset＝kerkstknpik.max

式中：ker为电流互感器的传变误差；kst为互感器同型系数；knp为非周期分量系数；ik.max为区外故障时流经电流互感器的最大稳态电流。

所述步骤s6中的计算方式为：

式中：zm-i表示m到节点i的线路阻抗；表示节点k的分布式电源的输出电流；zk-i表示节点k到节点i的线路阻抗。

所述步骤s6中的计算方式为：

式中：zn-i表示n到节点i的线路阻抗；表示节点k的分布式电源的输出电流；zi-k表示节点i到节点k的线路阻抗。

所述步骤s8中分布式电源输出电流计算值为：

式中：表示低压穿越运行期间的参考无功电流；u0，upcc.f分别表示故障前公共连接点电压和故障时公共连接点电压；k表示电压支撑系数；iiidg.q和iiidg.d分别表示分布式电源输出无功参考电流和有功参考电流；kmax表示允许的最大电流系数；in为分布式电源额定电流；为有功参考功率；α代表公共连接点电压通用向量初始相位。

所述步骤s7中公共连接点的计算表达式为：

式中：分别表示从m侧和n侧推导的第i个公共连接点的电压。

所述步骤s8中分布式电源的输出电流可表示为：

式中：表示低压穿越运行期间的参考无功电流；u0，upcc.f分别表示故障前公共连接点电压和故障时公共连接点电压；k表示电压支撑系数；iiidg.q和iiidg.d分别表示分布式电源输出无功参考电流和有功参考电流；kmax表示允许的最大电流系数；in为分布式电源额定电流；为有功参考功率；α代表公共连接点电压通用向量初始相位。

所述步骤s9中差动电流δi的表达式为：

上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。