分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法，基于規(guī)則庫實(shí)現(xiàn)，規(guī)則庫中包含若干條順序執(zhí)行的規(guī)則步驟，這些一般性的語義規(guī)則適用于任意的配網(wǎng)系統(tǒng)和分布式電源接入情況，且每條規(guī)則通過描述性語言指導(dǎo)操作者該如何構(gòu)造短路場景，并選擇哪些保護(hù)的I、II或者III段進(jìn)行校驗(yàn)。這樣，操作者無須根據(jù)所研究的系統(tǒng)來分析確定校核步驟，只要順序執(zhí)行規(guī)則庫中的規(guī)則步驟便能高效準(zhǔn)確地判斷分布式電源接入方案對保護(hù)的影響：當(dāng)規(guī)則庫中的所有規(guī)則逐條校驗(yàn)通過時(shí)，可以判斷分布式電源接入方案不會(huì)影響保護(hù)的正確動(dòng)作；反之，保護(hù)則可能拒動(dòng)或誤動(dòng)。如此可避免由于操作者分析水平受限而導(dǎo)致的不準(zhǔn)確校驗(yàn)結(jié)論。
【專利說明】分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于分布式電源對配電網(wǎng)影響的評估【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種分布式電源 接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前我國的供電系統(tǒng)都是以大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的集中式單一供 電系統(tǒng)，大電網(wǎng)中任何一點(diǎn)故障所產(chǎn)生的擾動(dòng)都會(huì)對整個(gè)電網(wǎng)造成較大影響，局部事故極 易擴(kuò)大為大面積電網(wǎng)事故，嚴(yán)重時(shí)可能引起大面積停電甚至是全網(wǎng)崩潰，造成災(zāi)難性后果。 此外，由于集中式大電網(wǎng)不能跟蹤電力負(fù)荷的變化，為了短暫的峰荷建造發(fā)電廠的花費(fèi)是 巨大的，經(jīng)濟(jì)效益也非常低。因此國內(nèi)外專家學(xué)者提出了分布式發(fā)電的概念。
[0003] 以太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、小型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等為代表的分布式電源已得到 了越來越多的應(yīng)用。但是，分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后，改變了原有配電網(wǎng)的單電源、放射 狀結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的潮流方向，使之變?yōu)槎喽穗娫垂╇娤到y(tǒng)，線路故障時(shí)系統(tǒng)電源和分布式 電源同時(shí)向故障點(diǎn)提供短路電流，改變了配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)短路水平。由于分布式電源接入對 短路電流的助增或者汲流作用，流過保護(hù)裝置的短路電流可能增大或者減小，當(dāng)接入超過 一定容量時(shí)，電流保護(hù)將會(huì)發(fā)生拒動(dòng)或者誤動(dòng)。因此，隨著分布式電源的大規(guī)模接入，迫切 需要準(zhǔn)確高效地評估其對配電網(wǎng)的影響，以保證配電網(wǎng)的可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種準(zhǔn)確高效的分布式電源接入對配網(wǎng) 二段式電流保護(hù)影響的評估方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] 分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法，其特點(diǎn)是：
[0007] 獲取實(shí)際配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各饋線上分布式電源分布情況，假設(shè)饋線a母線上接 入η個(gè)分布式電源，從系統(tǒng)電源端向饋線下游依次記為ΙΧ?Γ、IX?2fl、IX?【、…，針對 各饋線分別評估饋線上分布的分布式電源對饋線上分布的保護(hù)的影響，包括評估分布式電 源對保護(hù)I段的影響，具體為：
[0008] 由饋線下游向系統(tǒng)電源端方向分析，令規(guī)則i對應(yīng)/xc,+1下游距離ΖΧ?^+1最近 的母線發(fā)生短路故障的短路場景，在規(guī)則i對應(yīng)的短路場景下計(jì)算流過, |4下游距離 /XC,+1最近的保護(hù)的短路電流/f;若所有規(guī)則的短路場景下判定條件礦</)均成立，則分 布式電源接入對保護(hù)的I段無影響；否則，對保護(hù)的I段有影響；其中，4為DC ,.M下游距 離DG,:.' m最近的保護(hù)的I段保護(hù)整定值，i = 1，2, ... η。
[0009] 上述分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法還包括評估分布式 電源對保護(hù)II段的影響：
[0010] 由系統(tǒng)電源端向饋線下游方向分析，令規(guī)則（n+i)對應(yīng)DGf上游距離ZXJf最近 的母線發(fā)生短路故障的短路場景，在規(guī)則（n+i)對應(yīng)的短路場景下計(jì)算流過上游距離 DG;'最近的保護(hù)的短路電流/f ;若所有規(guī)則的短路場景下判定條件/f </f均成立，則分布 式電源接入對保護(hù)的II段無影響；否則，對保護(hù)的II段有影響；其中，/丨1為上游距離 a最近的保護(hù)的II段保護(hù)整定值，i = 1，2,... η。
[0011] 上述分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法還包括評估分布式 電源對保護(hù)III段的影響：
[0012] 由系統(tǒng)電源端向饋線下游方向分析，令規(guī)則（2n+i)對應(yīng)DGf下游距離iX?f最近 的母線發(fā)生短路故障的短路場景，在規(guī)則（2n+i)對應(yīng)的短路場景下計(jì)算流過DGf上游距 離DGf最近的保護(hù)的短路電流；當(dāng)流過DG 10上游距離/)(^最近的保護(hù)的短路電流恰好等 于該保護(hù)的III段動(dòng)作值時(shí)，此時(shí)的接入容量即DGf的臨界容量Simax ;若所有規(guī)則的 短路場景下判定條件Simax > SDei均成立，i = 1，2,... n，則分布式電源接入對保護(hù)的III段 無影響；否則，對保護(hù)的III段有影響；其中，Sdm為DG,"的實(shí)際接入容量。
[0013] 作為優(yōu)選方案，首先，評估分布式電源對保護(hù)I段的影響；其次，評估分布式電源 對保護(hù)Π 段的影響；最后，評估分布式電源對保護(hù)III段的影響。
[0014] 本發(fā)明基于規(guī)則庫實(shí)現(xiàn)，規(guī)則庫中包含若干條順序執(zhí)行的規(guī)則步驟，這些一般性 的語義規(guī)則適用于任意的配網(wǎng)系統(tǒng)和分布式電源接入情況，且每條規(guī)則通過描述性語言指 導(dǎo)操作者該如何構(gòu)造短路場景，并選擇哪些保護(hù)的Ι、π或者III段進(jìn)行校驗(yàn)。這樣，操作者 無須根據(jù)所研究的系統(tǒng)來分析確定校核步驟，只要順序執(zhí)行規(guī)則庫中的規(guī)則步驟便能高效 準(zhǔn)確地判斷分布式電源接入方案對保護(hù)的影響：當(dāng)規(guī)則庫中的所有規(guī)則逐條校驗(yàn)通過時(shí)， 可以判斷分布式電源接入方案不會(huì)影響保護(hù)的正確動(dòng)作；反之，保護(hù)則可能拒動(dòng)或誤動(dòng)。如 此可避免由于操作者分析水平受限而導(dǎo)致的不準(zhǔn)確校驗(yàn)結(jié)論。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為單分布式電源接入配電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖2?3均為多分布式電源接入配電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖4為本發(fā)明的具體工作流程圖；
[0018] 圖5為分布式電源臨界容量計(jì)算示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將對本發(fā)明方法及其【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020] 本發(fā)明基于實(shí)際配電網(wǎng)系統(tǒng)，通過詳細(xì)推導(dǎo)分布式電源（DG)對饋線上保護(hù)I段、 II段和III段的影響，泛化得到一般的配電網(wǎng)系統(tǒng)中分析DG接入對傳統(tǒng)三段式電流保護(hù)影 響的實(shí)用化語義規(guī)則庫。
[0021] 推導(dǎo)過程如下：
[0022] 圖1是單分布式電源接入某IOkV配電網(wǎng)示意圖，該配電網(wǎng)由兩條饋線（饋線1和 饋線2)組成，母線4和母線10分別位于饋線1和饋線2的末端，直接與負(fù)荷相連，斷路器 上方的保護(hù)1、保護(hù)2、…、保護(hù)9依次編號為Rp R2、…、R9，均為三段式電流保護(hù)，且按傳 統(tǒng)方式進(jìn)行整定，不考慮DG的接入。本發(fā)明將根據(jù)短路故障相對于DG的位置來歸類影響 分析過程，并首先從單DG接入配電網(wǎng)母線7開始，進(jìn)而推廣到多DG的一般化情況。
[0023] (1)短路故障發(fā)生在DG下游
[0024] 當(dāng)線路8-9上發(fā)生短路故障，本應(yīng)由R8動(dòng)作切除故障，但DG接入后和系統(tǒng)電源一 起向短路點(diǎn)提供故障電流，可能導(dǎo)致R 7的I段保護(hù)范圍延伸到下一段線路（本發(fā)明只討論 保護(hù)范圍延伸到下一段相鄰線路的情況），從而失去選擇性。同時(shí)，在線路8-9上各點(diǎn)，距離 DG最近的點(diǎn)（即母線8處）在系統(tǒng)大方式下發(fā)生三相短路（f3)時(shí)流過R7的短路電流17最 大。因此，保證DG不會(huì)引起R 7誤動(dòng)作要求此流過R7的短路電流小于R7的I段整定值：即 I?〈 IRl a
[0025] DG對下游故障點(diǎn)短路電流的助增作用導(dǎo)致下游各保護(hù)的保護(hù)范圍都相應(yīng)增大。除 上段分析以外，直覺上還可能存在R8的I段保護(hù)范圍超過線路8-9全長、R 7的II段保護(hù)范 圍超過R8的I段保護(hù)范圍等導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作的情況。因此，有必要展開如下分析推導(dǎo)過程： 假設(shè)R 7和R8所在線路的末端線路上分別發(fā)生三相短路故障，流過保護(hù)R7和R8的短路電流 以及R 7和R8的I段整定值分別為：

【權(quán)利要求】
1. 分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法，其特征是： 獲取實(shí)際配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各饋線上分布式電源分布情況，假設(shè)饋線a母線上接入n 個(gè)分布式電源，從系統(tǒng)電源端向饋線下游依次記為DGT、、ZXS、...ZX?；；，針對各饋 線分別評估饋線上分布的分布式電源對饋線上分布的保護(hù)的影響，包括評估分布式電源對 保護(hù)I段的影響，具體為： 由饋線下游向系統(tǒng)電源端方向分析，令規(guī)則i對應(yīng)〇&%+1下游距離最近的母線 發(fā)生短路故障的短路場景，在規(guī)則i對應(yīng)的短路場景下計(jì)算流過DG,: ,fl下游距離DG;,,.,最 近的保護(hù)的短路電流C ;若所有規(guī)則的短路場景下判定條件<</)均成立，則分布式電源 接入對保護(hù)的I段無影響；否則，對保護(hù)的I段有影響；其中，/丨為下游距離 最近的保護(hù)的I段保護(hù)整定值，i = 1，2,... n。
2. 如權(quán)利要求1所述的分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法，其特 征是： 還包括評估分布式電源對保護(hù)II段的影響： 由系統(tǒng)電源端向饋線下游方向分析，令規(guī)則（n+i)對應(yīng)上游距離DG/最近的母線 發(fā)生短路故障的短路場景，在規(guī)則（n+i)對應(yīng)的短路場景下計(jì)算流過上游距離DGf最 近的保護(hù)的短路電流/f ;若所有規(guī)則的短路場景下判定條件/f </丨1均成立，則分布式電源 接入對保護(hù)的II段無影響；否則，對保護(hù)的II段有影響；其中，/丨1為DGf上游距離DGf最 近的保護(hù)的II段保護(hù)整定值，i = 1，2,... n。
3. 如權(quán)利要求2所述的分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法，其特 征是： 還包括評估分布式電源對保護(hù)III段的影響： 由系統(tǒng)電源端向饋線下游方向分析，令規(guī)則（2n+i)對應(yīng)DGf下游距離ZXJf最近的 母線發(fā)生短路故障的短路場景，在規(guī)則（2n+i)對應(yīng)的短路場景下計(jì)算流過DG/上游距離 DGf最近的保護(hù)的短路電流；當(dāng)流過DGf上游距離DGf最近的保護(hù)的短路電流恰好等于 該保護(hù)的III段動(dòng)作值時(shí)，此時(shí)DGf的接入容量即DGf的臨界容量Simax;若所有規(guī)則的短路 場景下判定條件Simax > Sdm均成立，i = 1，2,... n，則分布式電源接入對保護(hù)的III段無影 響；否則，對保護(hù)的III段有影響；其中，Sdm為DG,"的實(shí)際接入容量。
4. 如權(quán)利要求1所述的分布式電源接入對配網(wǎng)三段式電流保護(hù)影響的評估方法，其特 征是： 首先，評估分布式電源對保護(hù)I段的影響；其次，評估分布式電源對保護(hù)II段的影響； 最后，評估分布式電源對保護(hù)III段的影響。
【文檔編號】H02J3/38GK104333043SQ201410665645
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】柯德平, 馬曉博, 孫元章, 張辰, 周辛南 申請人:武漢大學(xué)