一种基于负序和附加网络信息的纵联比较式保护方法与流程

本发明属于电力系统及其自动化，特别是涉及到一种基于负序和附加网络信息的纵联比较式保护方法。

背景技术：

1、以光伏、风机和储能为代表的分布式电源(distributed generator，dg)能够缓解能源压力，提高系统供电的可靠性，提高系统的灵活性，极大的缓解了我国的能源危机。我国的配网结构多以辐射状拓扑为主，mw级dg多以电压源型换流器为接口t接方式并网接入，这使得原有的单源辐射状配网转变为多电源供电的形式，使得配电网故障电流流过路径多变；加之，故障后dg输出电流与并网点电压之间存在非线性关系，都导致配网的故障特征与传统配网具有本质差异。对常规以双端电流差值为保护判据的纵联差动保护灵敏度和选择性产生极大的影响。随着dg渗透率的提升，该影响也不断扩大。

2、纵联差动保护利用故障两端的电气信息构建保护判据，具有绝对的选择性和速动性。结合分布式电源故障后输出模型，国内外学者提出了相应的纵联保护方案，以适应高比例分布式电源的接入。(1)基于故障前后保护检测到的电流相位变化特征实现故障的有效判别；(2)利用短路电流变化特征，通过正向和反向故障电流相位突变实现故障判别；(3)根据广义节点实现配电网差动保护，利用傅里叶变换提取频率、电流和噪声的相角信息，结合dg出力，获取相角变化范围。以上方法虽然在一定程度上缓解dg接入对保护灵敏度的影响，但是不适用于t接dg的情况，具有一定的局限性。

3、因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于负序和附加网络信息的纵联比较式保护方法用于解决现有配电网发生故障时故障特性复杂多变，传统纵联保护等措施无法快速、准确响应；现有的纵联保护方案不适用于t接dg的情况，具有一定的局限性的技术问题。

2、一种基于负序和附加网络信息的纵联比较式保护方法，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：

3、步骤一、在线路两端安装保护装置，安装点即为测量点，线路上游测量点记为m，线路下游测量点记为n，线路mn之间称为内侧，线路mn以外称为背侧；

4、步骤二、保护启动判据

5、通过保护装置实时监测测量点的电压信息，线路上游测量点m和线路下游测量点n的电压突变量同时大于设置的阈值时启动保护判断，并将此时刻记录为故障时刻；

6、步骤三、采集线路两侧保护装置电气信息

7、所述电气信息包括电压数据和电流数据，通过线路两端保护装置分别实时采集一定时间窗内测量点m和测量点n的电气信息，包括：故障发生前固定间隔时刻的电气信息、故障时刻的电气信息以及故障后固定间隔时刻的电气信息，并将上述电气信息数据均分解为正序和负序分量；

8、步骤四、计算故障附加网络的负序分量测量阻抗

9、线路发生故障后，根据叠加定理，将短路点的短路电流看作一个电源，并分解为正常状态网络和故障附加网络，计算并获得测量点m、n两端故障附加网络的负序分量背侧阻抗△zm(2)和△zn(2)，其中上标(2)表示故障负序分量；

10、步骤五、区内不对称故障判断

11、m点处测量的背侧阻抗值△zm(2)与n点处测量的背侧阻抗值△zn(2)做差，得到线路mn的测量阻抗值zmn1(2)；即线路测量阻抗对于已知系统结构参数，线路mn的计算阻抗已知，记为zmn2(2)；

12、取线路mn的测量阻抗值zmn1(2)与mn两端的线路计算阻抗zmn2(2)间的相对误差值λ，λ小于或等于阻抗判据的整定值kset则判定为发生区外故障，保护不动作；

13、λ大于阻抗判据的整定值kset，则判定为区内不对称故障，若无负序分量，则进行步骤六作进一步判定；

14、步骤六、区内对称故障判断

15、对线路mn故障前与故障后的电压电流运行数据进行采集，计算并获得故障附加网络的相关参数，所述相关参数包括δum1，δun1，δum2，δun2；其中，△um1表示m点处故障前后故障附加网络电压突变量测量值、△un1表示n点处故障前后故障附加网络电压突变量测量值、△um2表示m点处故障前后故障分量电压计算量的差值、△un2表示n点处故障前后故障分量电压计算量的差值；

16、满足下式：

17、

18、则判定为区内对称故障，进行保护动作，否则保护不动作，其中，ε为保护整定值。

19、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

20、本发明基于dg输出具有消除负序分量，在dg故障后仅输出正序分量的特点，并考虑对称故障提出了基于故障附加网络电压关系式的辅助判据。故障附加网络依据叠加定理能抵消系统电源的影响。分别考虑区内外不同故障时的保护装置背侧的电压电流关系式，针对不对称故障，利用保护两端检测的负序阻抗构建比较式负序阻抗保护判据；针对对称故障，利用故障附加网络电压特征构建保护判据。通过在pscad仿真平台搭建模型进行模拟，通过提取故障信息对本发明提出的纵联比较式保护方法进行验证，验证了在不同故障类型及过渡电阻及线路存在不可预测负荷分支等多个场景下保护方法的有效性。

技术特征：

1.一种基于负序和附加网络信息的纵联比较式保护方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：

技术总结
一种基于负序和附加网络信息的纵联比较式保护方法属于电力系统及其自动化技术领域。本发明基于DG输出具有消除负序分量，在故障后仅输出正序分量的特点，并考虑对称故障提出了基于故障附加网络电压关系式的辅助判据。故障附加网络依据叠加定理能抵消系统电源的影响。分别考虑区内外不同故障时的保护装置背侧的电压电流关系式，针对不对称故障，利用保护两端检测的负序阻抗构建比较式负序阻抗保护判据；针对对称故障，利用故障附加网络电压特征构建保护判据。通过在PSCAD仿真平台搭建模型进行模拟，通过提取故障信息对本发明提出的纵联比较式保护方法进行验证，验证了其正确性和有效性。

技术研发人员：李成钢,刘亚东,董洪达,罗国敏,侍哲,于非桐,刘乃毓,王伟,崔运海,刘大鹏,吴奎忠,郭振华,刘文斌,金骁,谭颖婕,刘雯琳,张大海
受保护的技术使用者：国网吉林省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14