專利名稱：一種微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)保護的設(shè)計方法，屬于電力繼電保護和通訊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國際油價的不斷飆升，以及二氧化碳排放引起的全球變暖環(huán)境問題，人們的目光轉(zhuǎn)向了可再生能源，世界上各國家紛紛扶持風力發(fā)電、太陽能發(fā)電以及 其它清潔發(fā)電技術(shù)。我國面對農(nóng)村及偏遠地區(qū)的缺電少電問題，也在大力發(fā)展新能源建設(shè)，風機發(fā)電、光伏發(fā)電屬于間歇性能源，具有不穩(wěn)定性，會引起系統(tǒng)電壓的波動和閃變，因此我國采取將風機發(fā)電/光伏發(fā)電/儲能等分布式能源組成微電網(wǎng)，就近接入當?shù)嘏潆娋W(wǎng)并網(wǎng)運行或孤網(wǎng)離網(wǎng)運行?，F(xiàn)階段微電網(wǎng)具有供電半徑小、電網(wǎng)穩(wěn)定性差等缺點，微電網(wǎng)的繼電保護功能還在探索之中。目前風機、光伏及儲能逆變器均采取晶閘管控制技術(shù)，為了防止分布式能源接入對配電網(wǎng)的影響，風機、光伏及儲能逆變器采取了限流措施，即故障時各逆變器輸出電流緩慢上升，一般不大于兩倍額定電流。為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，風機、光伏及儲能逆變器要求具備低電壓穿越(電壓跌至20%額定電壓時能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運行625ms)、反孤島保護功能(微電網(wǎng)內(nèi)電壓/頻率異常時最慢在6個周波切除新能源)，因此繼電保護裝置必須緊密與之配合，在3周波之內(nèi)切開故障，才能維持微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)繼電保護裝置分散安裝，各保護裝置的過流保護通過時序相互配合，這在時間上不能滿足微電網(wǎng)的穩(wěn)定要求，而風機、光伏及儲能逆變器的限流作用，使得微電網(wǎng)內(nèi)部故障時，隨著分布式能源接入容量不同，提供的短路電流亦不同，可能出現(xiàn)較少分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的短路電流可能小于較多分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的負荷電流的情況，這使得定值整定極為困難，因此過電流保護不宜作為微電網(wǎng)的主保護。目前的繼電保護采用的是單元式保護原理，各保護裝置根據(jù)自身的采集信息進行相應(yīng)的邏輯判斷，相互之間缺乏協(xié)調(diào)與配合，隨著光纖技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化程度正在提高。近幾年應(yīng)用于電力系統(tǒng)的同步向量采集技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了對全網(wǎng)大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集，其中IEEE 1588協(xié)議約定網(wǎng)絡(luò)同步時間小于10us，基于同步測量技術(shù)的廣域保護正在成為一種新的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的
I、實現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)故障的快速定位和隔離，把故障的影響隔離在最小范圍，減小故障元件的損壞程度，縮短負荷的低電壓時間，保證微電網(wǎng)內(nèi)非故障區(qū)域的正常供電。2、實現(xiàn)微電網(wǎng)的廣域保護模式，根據(jù)綜合判斷選擇切除故障區(qū)域。3、提高微電網(wǎng)內(nèi)分布式發(fā)電設(shè)備和微電網(wǎng)內(nèi)負荷的運行的穩(wěn)定性，減小發(fā)電設(shè)備停機、用戶負荷停電的幾率。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案一種微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，
微電網(wǎng)保護包括相互通訊的中央單元和多個就地單元，
各就地單元將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時標，與就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息一起通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元，
由中央單元將所有數(shù)據(jù)匯總，進行綜合邏輯判斷，確定微電網(wǎng)故障點，
中央單元根據(jù)微電網(wǎng)故障點故障類型，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成該就地單元的故障隔離。中央單元中包括數(shù)據(jù)處理、同步、通訊、邏輯判斷和輸出控制模塊。就地單元中包括數(shù)據(jù)采集、同步、通訊、命令執(zhí)行、出口模塊。 所述就地單元中數(shù)據(jù)采集模塊為電流互感器和/或電壓互感器。所述中央單元和就地單元之間通訊采用61850通訊標準，利用光纖網(wǎng)絡(luò)，通過GOOSE機制實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交換和相互閉鎖。所述光纖網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余配置。IEEE 1588系統(tǒng)中同步時鐘通過光纖網(wǎng)絡(luò)，由中央單元采取多播方式，定時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，該網(wǎng)段的就地單元接受到同步報文后，根據(jù)同步報文中的時間戳和主時鐘到從時鐘的線路延時計算出與主時鐘的偏差，實現(xiàn)高精度的時間同步。根據(jù)故障點不同，微電網(wǎng)故障類型包括分布式電源側(cè)故障、微電網(wǎng)母線故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障、配電變低壓側(cè)故障。微電網(wǎng)母線故障時，采用差動保護切開故障母線的所有邊界開關(guān)，
邏輯判據(jù)如下
差動電流Ida=| I 1+ I 2+...+ I n|
制動電流Ira= I Ij+ i J+…+ I I n 差動動作判據(jù)Ida>Izd且Ida/Ira>K，
其中，Izd為門檻定值，K為制動系數(shù)，I1 In為流入到差動區(qū)域的各分支電流。分布式電源側(cè)故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障時，使用復壓閉鎖方向過流保護，判據(jù)如下
a.I>Izd,
b.復壓元件啟動，
c.方向流出微電網(wǎng)母線，
其中，Izd為門檻定值，I為檢測點電流。配電變低壓側(cè)故障時，采用復壓閉鎖過流保護邏輯判斷。本發(fā)明所達到的有益效果
本發(fā)明的方法采用微電網(wǎng)的整體保護方案，能夠最大限度地保持微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，快速定位和隔離微電網(wǎng)內(nèi)的故障，減小故障元件的損壞程度，縮短負荷的低電壓時間，保證微電網(wǎng)內(nèi)非故障區(qū)域的正常供電；減少用戶的停電時間，降低用戶低電壓的運行時間，減少分布式電源的啟停機次數(shù)。


圖I是微電網(wǎng)保護整體設(shè)計示意 圖2是微電網(wǎng)通訊模型示意 圖3是微電網(wǎng)模型示意圖 。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。.
實施例I
如圖I所示，微電網(wǎng)保護包括中央單元和就地單元，就地單元采用常規(guī)的CT/PT(電流互感器/電壓互感器)，將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時標，連同就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元，在中央單元處將各種數(shù)據(jù)匯總，進行綜合邏輯判斷后，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成故障隔離。如圖2所示，中央單元和就地單元之間通訊采用61850通訊標準，利用快速光纖網(wǎng)絡(luò)，通過GOOSE機制實現(xiàn)各單元之間高速的數(shù)據(jù)交換和相互閉鎖，為了保證微電網(wǎng)保護的安全性和可靠性，光纖網(wǎng)絡(luò)以雙網(wǎng)絡(luò)為佳。IEEE 1588系統(tǒng)中同步時鐘通過光纖網(wǎng)絡(luò)，由主設(shè)備采取多播方式，定時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，該網(wǎng)段的從設(shè)備接受到同步報文后，根據(jù)同步報文中的時間戳和主時鐘到從時鐘的線路延時計算出與主時鐘的偏差，實現(xiàn)高精度的時間同步。微電網(wǎng)中各單元之間安裝距離短，就地單元的A/D采樣數(shù)據(jù)加裝時標后上送到中央單元，僅會產(chǎn)生幾微秒的誤差，對于中央單元的矢量計算不會產(chǎn)生影響。微電網(wǎng)內(nèi)根據(jù)故障點不同分為幾種分布式電源側(cè)故障、微電網(wǎng)母線故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障、配電變低壓側(cè)故障情況。微電網(wǎng)母線故障時的電氣特性為微電網(wǎng)母線電壓嚴重跌落，功率方向全部指向故障母線，采用差動保護能夠快速地切開故障母線的所有邊界開關(guān)，可以達到IOms完成邏輯判據(jù)。差動電流
權(quán)利要求
1.一種微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是， 微電網(wǎng)保護包括相互通訊的中央單元和多個就地單元， 各就地單元將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時標，與就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息一起通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元， 由中央單元將所有數(shù)據(jù)匯總，進行綜合邏輯判斷，確定微電網(wǎng)故障點， 中央單元根據(jù)微電網(wǎng)故障點故障類型，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成該就地單元的故障隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，所述就地單元包括電流互感器和/或電壓互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，所述中央單元和就地單元之間通訊采用61850通訊標準，利用光纖網(wǎng)絡(luò)，通過GOOSE機制實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)交換和相互閉鎖。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，所述光纖網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，IEEE1588系統(tǒng)中同步時鐘通過光纖網(wǎng)絡(luò)，由中央單元采取多播方式，定時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，該網(wǎng)段的就地單元接受到同步報文后，根據(jù)同步報文中的時間戳和主時鐘到從時鐘的線路延時計算出與主時鐘的偏差，實現(xiàn)高精度的時間同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，根據(jù)故障點不同，微電網(wǎng)故障類型包括分布式電源側(cè)故障、微電網(wǎng)母線故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障、配電變低壓側(cè)故障。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，微電網(wǎng)母線故障時，采用差動保護切開故障母線的所有邊界開關(guān)， 邏輯判據(jù)如下差動電流Ida=| I 1+ I 2+...+ I n| 制動電流Ira= I I J+ I I+…+ I I n 差動動作判據(jù)Ida>Izd且Ida/Ira>K， 其中，Izd為門檻定值，K為制動系數(shù)，I1 In為流入到差動區(qū)域的各分支電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，分布式電源側(cè)故障、配電網(wǎng)側(cè)故障、配電變高壓側(cè)故障時，使用復壓閉鎖方向過流保護，判據(jù)如下 a.I>Izd, b.復壓元件啟動， c.方向流出微電網(wǎng)母線， 其中，Izd為門檻定值，I為檢測點電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，配電變低壓側(cè)故障時，采用復壓閉鎖過流保護邏輯判斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，其特征是，中央單元中包括數(shù)據(jù)處理、同步、通訊、邏輯判斷和輸出控制模塊；就地單元 中包括數(shù)據(jù)采集、同步、通訊、命令執(zhí)行、出口模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)保護的實現(xiàn)方法，微電網(wǎng)保護包括相互通訊的中央單元和多個就地單元，各就地單元將模擬量采樣數(shù)據(jù)加上時標，與就地單元的開關(guān)量、事件信息、跳閘信息一起通過光纖網(wǎng)絡(luò)上送到中央單元，由中央單元將所有數(shù)據(jù)匯總，進行綜合邏輯判斷，確定微電網(wǎng)故障點，中央單元根據(jù)微電網(wǎng)故障點故障類型，將跳閘和閉鎖信息發(fā)送給相應(yīng)的就地單元，完成該就地單元的故障隔離。本發(fā)明的方法能夠最大限度地保持微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，快速定位和隔離微電網(wǎng)內(nèi)的故障，減小故障元件的損壞程度，縮短負荷的低電壓時間，保證微電網(wǎng)內(nèi)非故障區(qū)域的正常供電；減少用戶的停電時間，降低用戶低電壓的運行時間，減少分布式電源的啟停機次數(shù)。
文檔編號H02H7/26GK102684175SQ201210181249
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者唐斐, 孫國城, 沈浩東, 潘漢廣, 相咸正, 耿新輝, 謝虎, 趙景濤, 陳暉 , 魯文 申請人:國電南瑞科技股份有限公司