分布式电源T接配电网多端差动保护整定方法

本发明涉及电气技术的，具体而言，涉及分布式电源t接配电网多端差动保护整定方法。

背景技术：

1、大规模分布式电源多点接入配电网是目前最为重要的新能源并网形式之一，在广大的农村配电网中，光伏、储能等逆变型分布式电源(inverter interfaced distributedgenerators,iidgs)基本都是通过t接的形式并入配电网，如何实现高比例iidgs多点t接并入配电网后的差动保护已经受到业内的普遍重视，对于含t接iidgs的配电网，双端差动保护通常将t接线路电流计入保护动作门槛，其保护动作特性受t接iidgs容量的影响，当接入iidgs容量较大时，将出现区内故障保护拒动的情况，随着通信技术的发展和一二次融合智能开关的广泛应用，多端差动保护成为了可行甚至优选的方案，在适用于多t接线路的配电网多端差动保护原理和方案方面，有学者提出了一种基于主从式拓扑的多点t接线路差动保护方案，一定程度上能够准确识别区内外故障，但是缺乏对iidgs故障特性对差动电流、制动电流幅值和相位影响的全面考虑，有学者提出了基于多端电流幅相关系的差动保护方案，该方案虽然考虑了iidgs的故障特性对差动电流的影响，但是对数据同步误差对差动电流的影响的考虑有所不足。有学者基于配电网t型线路的工程实例，研究了数据同步误差可能导致多端差动保护拒动和误动的可能性，证明了数据同步误差会对多端差动保护的性能产生一定的影响。

2、现有技术中，在高比例分布式电源t接配电网中不能准确识别保护区域内部故障和外部故障，计算出的叠加多端电流相量误差的差动电流的结果并不准确，计算叠加多端电流相量误差的差动电流最大总体误差的速度慢。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的提出分布式电源t接配电网多端差动保护整定方法可在高比例分布式电源t接配电网中准确识别保护区域内部故障和外部故障，具有足够的可靠性和灵敏性，快速、准确地计算出叠加多端电流相量误差的差动电流最大总体误差。

2、为了实现上述技术目的，本发明提供了分布式电源t接配电网多端差动保护整定方法，包括以下步骤：

3、s1，分布式电源采用t接的方式接入配电网，将所述分布式电源等效为受并网点电压控制的正序电流源；

4、s2，根据所述受并网点电压控制的正序电流源，获取多端电流；

5、s3，根据所述多端电流，计算叠加多端电流误差的总体最大误差；

6、s4，根据叠加多端电流误差的总体最大误差，建立非凸约束空间；

7、s5，对所述非凸约束空间进行缩小化和离散化；

8、s6，基于所述非凸约束空间的缩小化和离散化的结果，得到所述非凸约束空间的最优化问题；

9、s7，对所述非凸约束空间的最优化问题进行求解；

10、s8，对所述非凸约束空间的最优化问题的求解结果进行分析和验证。

11、优选地，所述步骤s1中，将所述分布式电源等效为受并网点电压控制的正序电流源的等效模型为：

12、

13、式中，upcc(1)为并网点正序相电压有效值，upcc(1).n为额定运行状态下的并网点正序相电压有效值，idgm.n为额定电流幅值，pref.n为额定有功参考值，pref为故障前有功参考值，是输出电流，id(1)、iq(1)分别是输出电流正序分量的d、q轴分量，为的相位。

14、优选地，所述步骤s3，根据所述多端电流，计算叠加多端电流误差的总体最大误差，包括：

15、一组n(n≥3)端电流差动保护所涉及到的工频电流相量可用集合p来表示：

16、

17、多端电流差动保护动作判据为：

18、iop≥iset                                                  (3)

19、其中，iop为差动电流；iset为保护整定值；

20、把每个工频电流相量的测量值和真实值之间的关系表述为：

21、

22、式中，表示工频电流相量测量值，表示工频电流相量真实值，表示真实值和测量值之间的误差；

23、此时，差动电流为：

24、

25、根据基尔霍夫电流定律，正常运行和保护区外故障时满足：

26、

27、结合式(5)和式(6)，正常运行和保护区外故障时差动电流为：

28、

29、所述叠加多端电流误差的总体最大误差，记为δiσ：

30、

31、优选地，所述步骤s4，根据叠加多端电流误差的总体最大误差，建立非凸约束空间，包括：

32、根据建立扇形阴影区域，的相量末端都在各自的扇形阴影区域边界上；

33、若与在复平面中的位置关系为与的角度为

34、其中，是相量与的相位差，

35、根据余弦定理，δiσ.max2为：

36、

37、将与之间相位差为的记为将末端在阴影区域边界的记为

38、由于彼此之间是相互独立的，δiσ2对的导数为：

39、

40、δiσ2对的二阶导数为：

41、

42、结合式(14)～式(16)，由于二阶导数和一阶导数的二次项系数都大于0，随着的从0变化到δiσ至多存在一个极值点，且为极小值点；

43、δiσ在或者时取得最大值；

44、在扇形阴影区域中必然至少存在一个使得：

45、

46、在叠加多端电流误差的总体误差达到最大值时，

47、对对应的扇形阴影区域四条边界进行编号，

48、边界1和边界2为直线边界，边界3和边界4为弧线边界；

49、其中，末端在边界1上的可分解为：

50、

51、式中，为在边界1垂线上的投影，为在边界1上的投影；

52、当的末端靠近a1侧时，δiσ.max2为：

53、

54、其中，是与的相位差，

55、由于彼此之间是相互独立的，δiσ2对的导数为：

56、

57、δiσ2对的二阶导数为：

58、

59、当的末端靠近a2侧时，δiσ.max2为：

60、

61、此时，δiσ2对的导数为：

62、

63、当的末端靠近a2侧时δiσ2对的二阶导数同式(21)；

64、将末端在a1处的记为将末端在a2处的记为

65、将式(20)和式(23)中的导数分别记为和

66、优选地，所述步骤s7，对所述非凸约束空间的最优化问题进行求解，具体步骤包括：

67、步骤s701，输入λ1～λn和α1～αn的数据矩阵；

68、

69、其中，i1.tr～in.tr是的幅值，β1.tr～β1.tr是的相位；

70、其中λ1～λn和α1～αn的具体数值可由电流互感器型号和数据同步方法的数据同步精度来决定，应为保护区外故障最严重时流经各个一二次融合智能开关的故障电流；

71、步骤s702，根据λ1～λn和α1～αn确定最优化问题的约束空间要离散化成(4+2m)n个点；

72、步骤s703，生成离散点矩阵；

73、

74、其中，k≥1且2k-1≤2m-1；

75、步骤s704，对于步骤s703中矩阵的1～n列分别取4+2m行不同的点xi1,1，xi2,2，…，xin,n，进行(4+2m)n次以下运算；

76、δiσ＝|xi1,1+xi2,2+…+xin,n|              (30)

77、其中，1≤i1，i2，…，in≤4+2m；

78、步骤s705，在步骤s704中运算所得的(4+2m)n个结果中寻找最大值，即为全局最优解的近似解δi∑.max'，用δi∑.max'近似替代δi∑.max，作为式(9)中的保护整定值。

79、优选地，在所述步骤s8中，对所述非凸约束空间的最优化问题的求解结果进行分析，包括：

80、采用电力电子变压器作为输配接口的高比例分布式电源t接配电网系统拓扑，在pscad/emtdc仿真软件中搭建仿真模型。

81、优选地，在所述步骤s8中，对所述非凸约束空间的最优化问题的求解结果进行验证，包括：

82、通过扇形边界遍历和6点、8点、12点快速遍历法的结果进行对比验证。

83、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

84、本发明提出的分布式电源t接配电网多端差动保护整定方法可在高比例分布式电源t接配电网中准确识别保护区域内部故障和外部故障，具有足够的可靠性和灵敏性，快速、准确地计算出叠加多端电流相量误差的差动电流最大总体误差。