一種用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，以I/U作為故障判據(jù)判斷微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)是否發(fā)生網(wǎng)內(nèi)短路故障，可以快速、可靠、有選擇性地?cái)嚅_(kāi)網(wǎng)內(nèi)故障部分，減小故障元件的損壞程度，縮短負(fù)荷的低電壓時(shí)間，保證逆變器的繼續(xù)正常運(yùn)行而不脫網(wǎng)，維持微電網(wǎng)的離網(wǎng)運(yùn)行，保證微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部非故障區(qū)域的正常供電。
【專利說(shuō)明】—種用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種故障檢測(cè)方法，尤其涉及一種用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，在分布式電源接入技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢(shì)下，對(duì)于多種分布式電源聯(lián)合起來(lái)以微電網(wǎng)的形式接入配電網(wǎng)的需求也在不斷增多。微電網(wǎng)可以解決分布式電源接入對(duì)于電網(wǎng)帶來(lái)的協(xié)調(diào)問(wèn)題，充分發(fā)揮分布式電源的節(jié)能、環(huán)保特性，挖掘分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來(lái)的價(jià)值與效益。
[0003]隨著微電網(wǎng)在近些年的大力發(fā)展，微電網(wǎng)里面的故障保護(hù)技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。微電網(wǎng)是一個(gè)可控電源，具有熱插拔特性，既可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以離網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)微電網(wǎng)與上級(jí)配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行并發(fā)生微電網(wǎng)內(nèi)部故障時(shí)，保護(hù)安裝點(diǎn)流經(jīng)的故障電流主要是由電網(wǎng)提供，系統(tǒng)容量很大，產(chǎn)生的故障電流較大；當(dāng)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行并發(fā)生微電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)故障的時(shí)候，故障電流是由微電網(wǎng)自身提供，系統(tǒng)容量相對(duì)小，同時(shí)由于微電網(wǎng)中使用的逆變器設(shè)備具有限流作用(最大峰值故障電流約為故障前穩(wěn)態(tài)電流的2?5倍，持續(xù)時(shí)間大約為1.1?4.25ms,約為0.1?0.2個(gè)周波，隨后電流便能夠達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，大約是額定電流的1.2倍)，所以故障電流相對(duì)較小，與正常的交換電流沒(méi)有明顯差別。
[0004]除了故障判據(jù)要具有一定的可靠性與選擇性外，微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的保護(hù)動(dòng)作必須具備一定的快速性，才能維持微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于微電網(wǎng)中使用的逆變器具備低電壓穿越功能(系統(tǒng)電壓跌至額定電壓的20%，逆變器能夠保證不脫網(wǎng)情況下繼續(xù)運(yùn)行625ms)和反孤島保護(hù)功能(微電網(wǎng)內(nèi)部的電壓/與頻率發(fā)生異常時(shí)，需要在6個(gè)周波之內(nèi)切除電源)，所以繼電保護(hù)裝置必須保證在短時(shí)間(一般為3周波)之內(nèi)就可靠的切開(kāi)故障。
[0005]由于離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)故障電流與電壓的特點(diǎn)使得一些常規(guī)的過(guò)流保護(hù)判據(jù)不能快速可靠的斷開(kāi)故障。而且因?yàn)榫哂忻黠@故障特點(diǎn)的電流值(2?5倍的故障電流)持續(xù)時(shí)間很短，不到半個(gè)周波，很難通過(guò)采樣獲得穩(wěn)定的值，而在逆變器限流作用下的穩(wěn)定狀態(tài)的故障電流值與正常的交換電流相比較又沒(méi)有明顯的變化。這種情況下，如果設(shè)置的過(guò)流定值過(guò)高，將無(wú)法可靠的斷開(kāi)故障，如果設(shè)置的定值過(guò)低，將無(wú)法保證保護(hù)的選擇性，有可能會(huì)出現(xiàn)誤跳事故，無(wú)法兼顧可靠性與選擇性原則。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，以I/U為判據(jù)，可以快速、可靠、有選擇性地?cái)嚅_(kāi)網(wǎng)內(nèi)故障部分，減小故障元件的損壞程度，縮短負(fù)荷的低電壓時(shí)間，保證逆變器的繼續(xù)正常運(yùn)行而不脫網(wǎng)，維持微電網(wǎng)的離網(wǎng)運(yùn)行，保證微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部非故障區(qū)域的正常供電。
[0007]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:[0008]一種用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，所述故障檢測(cè)方法以I/U作為故障判據(jù)判斷微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)是否發(fā)生網(wǎng)內(nèi)短路故障；其中，I表示所采出線的電流的有效值，U表示所采出線的電壓的有效值。
[0009]進(jìn)一步地，所述故障檢測(cè)方法還以任一線電壓低于線電壓定值或者負(fù)序電壓大于負(fù)序電壓定值作為閉鎖，同時(shí)滿足I/U故障判據(jù)則跳開(kāi)微電網(wǎng)中的故障線路。
[0010]進(jìn)一步地，所述故障檢測(cè)方法還具有方向閉鎖，方向元件90度接線，采用記憶電壓消除近區(qū)三相短路時(shí)方向元件的電壓死區(qū)。
[0011]進(jìn)一步地，所述故障檢測(cè)方法還預(yù)設(shè)保護(hù)定值Yzd，Yzd按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流時(shí)候與額定電壓的比值的原則來(lái)整定。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)判斷為發(fā)生在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行，且各條件滿足時(shí)，所述故障檢測(cè)方法將控制信號(hào)傳導(dǎo)到所述微電網(wǎng)保護(hù)跳閘部分，保護(hù)跳閘快速發(fā)出跳閘指令，斷開(kāi)微電網(wǎng)中相應(yīng)的電源點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)或者儲(chǔ)能單元。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明填補(bǔ)了微電網(wǎng)離網(wǎng)情況下保護(hù)的技術(shù)空白，顯著提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性和快速性，以I/U為判據(jù)，可以快速的、可靠的、選擇性的的斷開(kāi)網(wǎng)內(nèi)故障部分，保證了微電網(wǎng)在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、靈敏性、選擇性和速動(dòng)性要求。同時(shí)，增加了運(yùn)行方式的判斷，保證了微電網(wǎng)并網(wǎng)模式下不會(huì)誤動(dòng)作，提高了該保護(hù)判據(jù)的通用性，解決了目前的保護(hù)只是通過(guò)方向元件閉鎖區(qū)分網(wǎng)內(nèi)與網(wǎng)外故障，這種方式在并網(wǎng)時(shí)候是有效的，但是在離網(wǎng)運(yùn)行情況下無(wú)法解決由于微電網(wǎng)中使用大量電力電子元器件導(dǎo)致的故障電流特征不明顯從而不能可靠、快速的動(dòng)作的難題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明方法中I/U故障判據(jù)保護(hù)邏輯框圖；
[0015]圖2是微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行在短路故障情況下電壓、電流的波形；
[0016]圖3為微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障的典型情況示意圖；
[0017]圖4為微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障的典型情況示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]本發(fā)明的用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，以I/U作為故障判據(jù)判斷微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)是否發(fā)生網(wǎng)內(nèi)短路故障，I表示所采出線的電流的有效值，U表示所采出線的電壓的有效值。并預(yù)設(shè)保護(hù)定值Yzd，Yzd按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流Ilmax時(shí)候與額定電SUs的比值的原則來(lái)整定，如下:
[0020]Yzd = Krel.1lmax/Ua (可靠系數(shù) Krel 取 1.2 ?1.5 的范圍)
[0021]由于采用電流除上電壓作為故障的主判據(jù)，考慮到了正常運(yùn)行時(shí)候的電壓與故障時(shí)候的電壓的區(qū)別，正常運(yùn)行時(shí)候電壓基本在額定電壓附近，而在發(fā)生短路故障時(shí)候電壓會(huì)維持在20%左右。這樣處理后，即放大了發(fā)生內(nèi)部短路故障時(shí)候的穩(wěn)定性故障電流，可以快速的判斷出故障；又縮小了正常運(yùn)行時(shí)候的交換電流，可以躲開(kāi)正常運(yùn)行時(shí)的電流，可以保障保護(hù)的可靠性、選擇性。
[0022]本發(fā)明除了以I/U作為主判據(jù)外，同時(shí)還以任一線電壓低于線電壓定值或者負(fù)序電壓大于負(fù)序電壓定值作為閉鎖，如果同時(shí)滿足了該保護(hù)邏輯的條件就會(huì)經(jīng)延時(shí)繼電器延時(shí)一段時(shí)間后，由出口繼電器出口跳開(kāi)微電網(wǎng)中的故障線路，否則就退出該判據(jù)；
[0023]本發(fā)明還具有方向閉鎖的功能，方向元件采用90度接線(規(guī)定母線指向線路為正)。裝置采用記憶電壓消除近區(qū)三相短路時(shí)方向元件的電壓死區(qū)，死區(qū)線電壓門檻取10V，方向元件的計(jì)算一直進(jìn)行。當(dāng)線電壓大于IOV時(shí)，使用當(dāng)前線電壓，否則使用記憶電壓。
[0024]當(dāng)判斷為微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)發(fā)生的故障時(shí)，就不會(huì)進(jìn)行離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)候的I/U故障判斷。并網(wǎng)情況下，微電網(wǎng)內(nèi)部故障，由于并網(wǎng)點(diǎn)以及相應(yīng)故障支路的故障電流明顯，都可以使用帶方向閉鎖的復(fù)壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)判據(jù)來(lái)完成，而系統(tǒng)側(cè)發(fā)生故障，只需在并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置帶正方向的復(fù)壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)即可。這樣，通過(guò)帶方向閉鎖的兩種類型的保護(hù)相互配合就可以完成并網(wǎng)狀態(tài)、離網(wǎng)狀態(tài)的微網(wǎng)內(nèi)部故障以及系統(tǒng)側(cè)故障的保護(hù)功能。
[0025]當(dāng)判斷為發(fā)生在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行，且各條件滿足時(shí)，所述故障檢測(cè)方法將控制信號(hào)傳導(dǎo)到所述微電網(wǎng)保護(hù)跳閘部分，保護(hù)跳閘快速發(fā)出跳閘指令，斷開(kāi)微電網(wǎng)中相應(yīng)的電源點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)或者儲(chǔ)能單元。
[0026]請(qǐng)參閱圖1,為I/U故障判據(jù)保護(hù)邏輯框圖；Upp.min表示閉鎖電壓最小值；ULBSzd表示預(yù)設(shè)閉鎖電壓值；U2表示閉鎖總電壓值；U2BSzd表示預(yù)設(shè)閉鎖總電壓值。TIzd表不頻率波長(zhǎng)。
[0027]請(qǐng)參閱圖2，為微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行在短路故障情況下電壓、電流的波形。
[0028]請(qǐng)參閱圖3，離網(wǎng)運(yùn)行情況:
[0029]當(dāng)系統(tǒng)側(cè)Kl點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)候，離網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)檢測(cè)不到任何電氣量，需要系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)；
[0030]當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部K2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)候，由于K2點(diǎn)不是附圖3中保護(hù)安裝點(diǎn)的保護(hù)范圍，安裝點(diǎn)的保護(hù)通過(guò)方向閉鎖元件閉鎖，即使Ι/υ元件滿足其他條件也不會(huì)保護(hù)動(dòng)作；
[0031]當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部K3點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)候，由微電網(wǎng)自身提供故障電流，因?yàn)槟孀兤鞯南蘖髯饔脤?dǎo)致故障電流是正常運(yùn)行時(shí)候的1.2倍左右，故障電流不太明顯，但是采用I/U判據(jù)，由于故障時(shí)候的電壓接近于正常運(yùn)行時(shí)候的0.2左右，使得I/U的故障判據(jù)較之于正常情況增大了 5部左右，使得故障特性很明顯，從而達(dá)到保護(hù)動(dòng)作區(qū)間(比按躲開(kāi)最大負(fù)荷電流情況下的定值Yzd要大)。
[0032]請(qǐng)參閱圖3，并網(wǎng)運(yùn)行情況:
[0033]當(dāng)系統(tǒng)側(cè)Kl點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)候，Kl點(diǎn)作為并網(wǎng)點(diǎn)肯定會(huì)提供正向的短路電流(由于微電網(wǎng)的系統(tǒng)容量與系統(tǒng)相比很小，提供的短路電流相對(duì)于發(fā)生網(wǎng)內(nèi)故障時(shí)候流過(guò)Kl點(diǎn)的電流較小)，K2、K3點(diǎn)如果接入的是分布式電源時(shí)候也能感受到較小的故障電流，對(duì)于這種故障Kl點(diǎn)需要投入正方向的復(fù)壓方向過(guò)流元件，Κ2與Κ3點(diǎn)不需要處理該類型故障電流；
[0034]當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部Κ2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)候，由于Κ2點(diǎn)不是附圖4中保護(hù)安裝點(diǎn)的保護(hù)范圍，安裝點(diǎn)的保護(hù)通過(guò)方向閉鎖元件閉鎖，即使Ι/υ元件滿足其他條件也不會(huì)保護(hù)動(dòng)作；
[0035]當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部Κ3點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)候，Kl點(diǎn)與Κ3點(diǎn)能夠感受到故障電流，并網(wǎng)點(diǎn)Kl點(diǎn)的故障電流由系統(tǒng)提供，故障電流較大系統(tǒng)故障時(shí)的要大，可以采用反方向的復(fù)壓方向過(guò)流元件；Κ3點(diǎn)的故障電流由系統(tǒng)以及微電網(wǎng)提供故障電流，故障電流比離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)候的Ι/υ值要大很多，也可以快速的切除K2點(diǎn)的故障，達(dá)到保護(hù)的目的，并可以與Kl點(diǎn)通過(guò)延時(shí)進(jìn)行配合。
[0036]這樣，對(duì)于微電網(wǎng)并網(wǎng)與離網(wǎng)的各種典型故障情況都能采用不同的保護(hù)檢測(cè)方法，并相互配合，可靠的、選擇性的、快速的、靈敏的動(dòng)作。
[0037]以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)方法以I/U作為故障判據(jù)判斷微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)是否發(fā)生網(wǎng)內(nèi)短路故障；其中，I表示所采出線的電流的有效值，U表示所采出線的電壓的有效值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)方法還以任一線電壓低于線電壓定值或者負(fù)序電壓大于負(fù)序電壓定值作為閉鎖，同時(shí)滿足I/U故障判據(jù)則跳開(kāi)微電網(wǎng)中的故障線路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)方法還具有方向閉鎖，方向元件90度接線，采用記憶電壓消除近區(qū)三相短路時(shí)方向元件的電壓死區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述故障檢測(cè)方法還預(yù)設(shè)保護(hù)定值Yzd，Yzd按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流時(shí)候與額定電壓的比值的原則來(lái)整定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行情況的故障檢測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)判斷為發(fā)生在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行，且各條件滿足時(shí)，所述故障檢測(cè)方法將控制信號(hào)傳導(dǎo)到所述微電網(wǎng)保護(hù)跳閘部分，保護(hù)跳閘快速發(fā)出跳閘指令，斷開(kāi)微電網(wǎng)中相應(yīng)的電源點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)或者儲(chǔ)能單元。
【文檔編號(hào)】H02H7/26GK104009453SQ201410261117
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】宗明, 錢軍, 鄧孟華, 余濤, 朱欽, 劉瀟洋, 孫國(guó)城, 王輝, 趙景濤, 傅強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)上海市電力公司