发明专利｜一种新型微电网正序阻抗差动保护方法

北极星输配电网获悉，近日，国家知识产权局公布专利“一种新型微电网正序阻抗差动保护方法”，申请人为国网山东省电力公司枣庄供电公司。

摘要：本发明公开了一种新型微电网正序阻抗差动保护方法，实时采集三相电流和三相电压，进而计算保护安装处正序阻抗；进行动作阻抗和制动阻抗的计算，本侧保护装置利用通信网络获取差动保护区对侧正序阻抗信息后，根据动作判据判断是否是故障区段，并针对正序阻抗差动保护的检测盲区加设了比相式距离元件用于三相金属性故障的识别。本发明能适用于微电网并网与孤岛两种运行状态，充分考虑了故障时穿越性电流、大过渡电阻对故障检测的影响，并且不借助于同步信号采集，不借助于故障分量，有效解决了微电网复杂的网络结构与多变的运行状态给微电网保护带来的问题，保证了保护可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种新型微电网正序阻抗差动保护方法，并配以比相式距离保护作为辅助判据，用于解决正序阻抗差动保护的三相金属性短路检测盲区，实现微电网内部故障的保护。本发明方法充分考虑了故障时穿越性电流、大过渡电阻对故障检测的影响，并且不借助于同步信号采集，不借助于故障分量，有效解决了微电网复杂的网络结构与多变的运行状态给微电网保护带来的问题，保证了保护的选择性与可靠性。

发明背景

微电网复杂的网络结构和灵活多变的运行特点使得传统配电网保护难以正确动作，甚至保护性能优越的输电网保护直接应用于微电网中也同样面临考验。微电网运行方式灵活多变，不同运行方式下故障电气量存在明显的差异，在孤岛运行状态下，短路电流幅值明显小于并网状态，按传统三段式电流保护的整定原则难以保证保护的灵敏性。分布式电源出力与用电负荷的随机性，也导致功率流向的不确定性，若故障点下游分布式电源出力不足以提供负荷功率所需，则将出现穿越性故障电流，此外发生高阻故障时，也会造成穿越性电流，将影响保护故障方向的判别。微电网内的分布式电源(distributedgeneration，DG)多为逆变型电源，其故障特征不同于旋转型电源，将影响基于正序故障分量的保护的动作性能。GB19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》对光伏电站应该满足的低电压穿越作出要求：发生三相短路故障且并网点线电压跌落至0时，仍能不脱网连续运行0.15s。此低电压穿越时间远大于保护动作时间，即当逆变电源上游线路段发生三相短路故障时，仍需要考虑光伏电站所提供的短路电流。以上诸多因素，使微电网的保护设计面临严峻挑战。

为了解决以上运行特点给微电网保护带来的问题，国内外学者进行了大量的研究。

现有技术中将微电网以母线为依据分割为若干个区域，取每个区域内各馈线的正序故障分量电流，通过比较区域主馈线与各从馈线的正序故障分量电流相角差，确定故障区域。

现有技术中利用正序故障分量电流相角突变量方向，构造了新型电流纵联方向保护。

现有技术中采用了正序故障分量电流的搜索保护与差动保护相结合的综合保护方案。

由于逆变型电源无法在正序故障分量网络中等效为接地阻抗，利用故障分量的判别方法其可靠性有待研究，同时以上文献均没有针对微电网某些的故障情形如故障穿越性电流、高阻故障，进行保护原理的适应性分析。

现有技术中利用基于通信的网络化保护获取各断路器故障电流方向锁定故障区域。此类保护需要通信的数据量较大，造价较高，当通信系统故障时，导致保护系统瘫痪。

总之，现有关于微电网保护的方法中，均没有考虑到两侧短路电流的幅值差异与故障电流穿越现象对保护性能的影响，以及高阻故障时传统保护方案灵敏度不足的问题。

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