利用就地信息计算输出电流和保护整定值的方法与流程

本发明涉及配电网电流保护，具体涉及一种利用就地信息计算输出电流和保护整定值的方法。

背景技术：

1、大规模分布式电源(distributed generation，dg)的接入给配电网电流保护带来新的挑战，配电网由原本的单电源结构转变成多电源同时供电结构，当配电网发生故障时，dg接入所产生的附加电流会严重影响短路电流和短路距离之间的相关性，从而导致保护拒动或误动。电流保护作为电力系统继电保护的重要组成部分，有必要研究如何改进电流保护动作原理及其整定方法，形成适合多dg接入电网的自适应电流保护方案，以保证配电网正常运行。

2、目前，国内外学者展开了多方面研究，现有的自适应电流保护方案主要是基于本地信息的自适应电流保护整定方案和通讯协作下的自适应保护方案：(1)基于本地信息的自适应电流保护的主要思路是针对故障后的本地电气量，分析故障量之间的关系，从而确定保护的整定值。文献“含逆变型分布式电源的配电网自适应正序电流速断保护，陈晓龙等，电力系统自动化”提出一种利用电压和电流正序分量对电流保护整定计算的自适应正序电流保护方案，该方案仅使用保护处的电气量即可对保护进行整定，但该方案在计算相间短路的故障电流时忽略了dg的输出电流，当dg容量较大时会导致保护拒动。文献“基于实时生成定值的高比例新能源电网自适应电流保护，张政伟等，电力建设工程科技ii”中提出一种仅利用本地信息的实时生成定值式自适应电流保护方案，该方案通过将发电机和dg模型输出成分进行区分，测量故障点的电流；但该方案只考虑了电源侧含有高比例新能源的情况，没有考虑线路中间的新能源。因此以上电流保护方案没有考虑多dg接入的情况，基于本地信息的自适应电流保护方案还有改进空间。(2)基于通信的自适应电流保护方案是利用多点信息共享，收集更大区域内的dg并网情况、负载参数等信息，对电流保护定值进行设置。文献“光伏电源故障特性研究及影响因素分析，许可寒等，电工技术学报”中提出基于通信和方向元件检测电流流向以实现故障定位，从而实现保护整定值的实时调整。以上研究对通信的可靠性和信息的准确性要求较高，一旦通信出现问题，保护也将失效；同时，以往的电流保护方案没有考虑分支线路或只考虑了单分支线路下保护的适应性，没有考虑多分支线路的场景。因此，对于多dg接入的多支路配电网，研究利用本地信息的电流保护是有必要的。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种利用就地信息计算输出电流和保护整定值的方法，能够适应故障位置、故障类型或dg接入容量的变化，并进行实时整定，实现不同故障场景的保护。

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：

3、本发明提出了一种利用就地信息计算输出电流和保护整定值的方法，所述方法包括：

4、建立包含系统主电源和分布式电源的等效电源模型，并根据故障线路在所述等效电源模型中的位置，确定故障线路的序网图；

5、基于所述故障线路的序网图，利用故障后保护安装处的就地量测信息计算含分布式线路的并网点电压，并利用分布式电源输出电流对并网点电压进行迭代修正，计算故障线路相关所有分布式电源的实际输出电流；

6、根据故障线路相关所有分布式电源的实际输出电流结合系统主电源的输出电流，计算故障线路的末端发生故障时，流过保护安装处的电流；

7、根据所述流过保护安装处的电流，计算故障线路对应的保护定值。

8、进一步地，所述建立包含系统主电源和分布式电源的等效电源模型，并根据故障线路在所述等效电源模型中的位置，确定故障线路的序网图，包括：

9、采用电压源串电阻表示系统主电源，采用受控电流源表示分布式电源，建立所述等效电源模型；

10、根据所述等效电源模型、故障线路的位置、故障类型、分布式电源的安装位置及接入容量，确定故障线路的序网图。

11、进一步地，所述故障线路相关的分布式电源包括与故障线路直接相连的分布式电源、故障线路上游的分布式电源及故障线路下游的分布式电源。

12、进一步地，所述分布式电源的输出电流表达式为：

13、

14、式中：p0为故障前分布式电源输出的有功功率；为分布式电源的并网点电压；为分布式电源的输出电流。

15、进一步地，针对与故障线路直接相连的分布式电源，基于所述故障线路的序网图，利用故障后保护安装处的就地量测信息计算含分布式线路的并网点电压，并利用分布式电源输出电流对并网点电压进行迭代修正，计算与故障线路直接相连的分布式电源的实际输出电流，包括：

16、根据所述故障线路的序网图，确定t接分布式电源的并网点电压表达式；

17、根据所述分布式电源的输出电流表达式，计算分布式电源修正的输出电流；

18、将所述分布式电源修正的输出电流代入t接分布式电源的并网点电压表达式中进行迭代计算，直至并网点电压的迭代差值满足迭代电压差的精准度时，得到并网点电压和t接分布式电源的实际输出电流。

19、进一步地，对于故障线路上游的分布式电源，基于所述故障线路的序网图，利用故障后保护安装处的就地量测信息计算含分布式线路的并网点电压，并利用分布式电源输出电流对并网点电压进行迭代修正，计算故障线路上游的分布式电源的实际输出电流，包括：

20、根据t接分布式电源的实际输出电流和故障线路保护安装处测量的电流，采用基尔霍夫电流定律，计算流过故障线路上游的电流；

21、根据流过故障线路上游的电流和故障线路保护安装处测量的电压，采用基尔霍夫电压定律，计算系统主电源的输出电流；

22、根据流过故障线路上游的电流和系统主电源的输出电流，确定故障线路上游的分布式电源所在支路的电压表达式；

23、根据所述分布式电源的输出电流表达式、所述t接分布式电源的并网点电压表达式及所述故障线路上游的分布式电源所在支路的电压表达式进行迭代计算，得到故障线路上游的分布式电源的实际输出电流。

24、进一步地，对于故障线路下游的分布式电源，基于所述故障线路的序网图，利用故障后保护安装处的就地量测信息计算含分布式线路的并网点电压，并利用分布式电源输出电流对并网点电压进行迭代修正，计算故障线路下游的分布式电源的实际输出电流，包括：

25、将故障位置假设为发生在故障线路的末端，并根据序网图得到故障线路下游的分布式电源的并网点电压表达式；

26、根据所述分布式电源的输出电流表达式、所述t接分布式电源的并网点电压表达式及所述故障线路下游的分布式电源的并网点电压表达式进行迭代计算，得到故障线路下游的分布式电源的实际输出电流。

27、进一步地，所述根据故障线路相关所有分布式电源的实际输出电流结合系统主电源的输出电流，计算故障线路的末端发生故障时，流过保护安装处的电流，包括：

28、根据故障线路相关各分布式电源的实际输出电流，计算各分布式电源流过故障线路的电流；

29、根据各分布式电源流过故障线路的电流结合系统主电源的输出电流，计算故障线路的末端发生故障时，流过保护安装处的电流。

30、进一步地，所述根据故障线路相关各分布式电源的实际输出电流，计算各分布式电源流过故障线路的电流，包括：

31、根据分布式电源的实际输出电流及对应的线路阻抗、系统内阻，计算分布式电源流过故障限流的电流。

32、进一步地，所述根据所述流过保护安装处的电流，计算故障线路对应的保护定值，包括：

33、根据所述流过保护安装处的电流，计算保护ⅰ段的保护定值；

34、计算下级线路ⅰ段保护的保护范围，并计算在最大保护范围处发生故障时流过本级线路保护安装处的电流；

35、根据在最大保护范围处发生故障时流过本级线路保护安装处的电流，计算保护ⅱ段的保护定值。

36、本发明的优点在于：

37、(1)本发明在利用保护安装处的量测信息的同时，通过利用分布式电源输出表达式对分布式电源的并网点电压进行迭代修正，计算故障线路所有分布式电源的实际输出电流，根据系统主电源的电压和线路所有分布式电源的实际输出电流，设置故障线路对应的保护定值，无需额外通信设备，即可实现故障时保护定值的实时整定；当线路不同位置发生不同类型的故障时，分布式电源的输出电流均会发生改变，此时的保护定值也会随之改变，从而确保各段保护均能反应区内故障，大幅提高保护的灵敏性，适用于多分布式电源同时接入及含dg线路t接、dg直接接入配网、其余分支线路接入光伏电源等多种故障场景。

38、(2)伴随着大规模分布式电源接入配网，分布式电源接入所产生的附加电流严重影响传统保护的性能，使其保护范围减小，而本发明通过迭代计算方式修正了分布式电源的输出电流，同时在整定保护定值时，考虑了分布式电源接入所带来的影响，因此具有相比较于传统电流保护和传统自适应电流保护更大的保护范围。

39、(3)本实施例不需要计算故障线路背侧阻抗，也不需要对故障线路背侧进行等效，对整定过程进行了简化。

40、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。