本發(fā)明涉及一種環(huán)網(wǎng)柜保護方法及系統(tǒng)，具體涉及一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在配電網(wǎng)中環(huán)網(wǎng)柜構(gòu)成的電纜環(huán)網(wǎng)接線方式靈活，由于環(huán)網(wǎng)柜進出線保護短路電流接近，即使采用微機保護選擇性也很差，往往會發(fā)生越級跳閘而擴大故障影響范圍。尤其是級聯(lián)開關(guān)站的線路發(fā)生故障時，由于配電網(wǎng)供電半徑較短、導(dǎo)線截面較大以及保護TA的精度原因，級聯(lián)開關(guān)站內(nèi)保護感受的短路電流差別不大，無法根據(jù)短路電流差異實現(xiàn)選擇性。此外分布式電源(Distributedgeneration-DG)的接入使得配電網(wǎng)由傳統(tǒng)的輻射狀變?yōu)榄h(huán)網(wǎng)運行，則環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部電流方向更為復(fù)雜。出現(xiàn)以環(huán)網(wǎng)柜作為分段的配電網(wǎng)供電線路不能準確定位故障位置、選擇性較差等問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護方法及系統(tǒng)，本發(fā)明對不同保護采取不同的保護配置方式并利用保護啟動信息形成邏輯判據(jù)加速后備保護動作，有效縮小停電范圍。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護方法，所述方法包括如下步驟：(1)采集環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護安裝處的測量電流及電流方向；(2)根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護位置的不同采取不同的保護配置方案，形成保護啟動信息和動作信息；(3)根據(jù)所述保護啟動信息和動作信息形成邏輯判據(jù)進行故障定位并判定失靈斷路器；(4)根據(jù)故障定位結(jié)果及斷路器失靈信息加速保護動作，快速切除故障。優(yōu)選的，所述步驟(2)中，包括如下步驟：步驟2-1、環(huán)網(wǎng)柜進線保護配置為無方向過電流保護III段，整定值為最大負荷電流，延時為0.5s；步驟2-2、環(huán)網(wǎng)柜出線保護配置為無方向過電流保護III段，整定值為最大負荷電流，出線保護接分布式電源時延時為0.5s，接用戶時延時為0s；步驟2-3、每個保護配置都有弱饋保護，當電壓跌落到非正常電壓時環(huán)網(wǎng)柜保護啟動 并根據(jù)步驟2-1和步驟2-2進行延時動作。優(yōu)選的，所述步驟(3)中，包括如下步驟：步驟3-1、規(guī)定進線保護及分布式電源接入的出線保護電流方向為：流入母線為正，流出母線為負，規(guī)定接入用戶的出線保護方向為：流出母線為正；步驟3-2、所述故障定位判據(jù)如下：判據(jù)一：當則有Sbus＝1；判據(jù)二：當則有判據(jù)三：當且I(t)連接至電源，則有判據(jù)四：當若則有若則有斷路器失靈判據(jù)：當則有Eu(k)失靈；當則有Ed(j)失靈；當則有I(i)失靈；式中：I表示進線保護，下標i，t表示進線編號，I(i)＝1表示進線i過電流保護啟動且方向為正，I(i)＝-1表示進線過電流保護啟動且方向為負；E表示出線保護，下標d表示分布式電源，下標u表示用戶，j，k為出線編號，Ed(j)＝1表示分布式電源j出線過電流保護啟動且方向為正，Ed(j)＝-1表示分布式電源j出線過電流保護啟動且方向為負，S表示發(fā)生故障，其下標表示故障位置，bus為母線，Sbus＝1表示環(huán)網(wǎng)柜母線發(fā)生故障；表示分布式電源出線j發(fā)生故障；表示進線i發(fā)生故障，D表示級聯(lián)環(huán)網(wǎng)柜保護，表示出線保護i級聯(lián)的保護,表示用戶k出線處斷路器，為0表示斷 路器閉合，為1表示斷路器打開；為分布式電源j出線處斷路器，為0表示斷路器閉合，為1表示斷路器打開；表示進線處斷路器，為0表示斷路器閉合，為1表示斷路器打開。優(yōu)選的，所述步驟(4)中，包括如下步驟：步驟4-1、故障發(fā)生在母線時，即Sbus＝1，加速斷開環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)所有進線保護及出線保護；步驟4-2、故障發(fā)生在某一進線時，即加速斷開該進線保護；步驟4-3、故障發(fā)生在分布式電源接入的出線時，即加速斷開該出線保護；步驟4-4、故障發(fā)生在另一環(huán)網(wǎng)柜，即閉鎖本環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)啟動的所有保護；步驟4-5、用戶出線保護失靈，即Eu(k)失靈，加速斷開環(huán)網(wǎng)柜所有進線保護及出線保護；步驟4-6、當分布式電源出線保護接收到加速命令且斷路器失靈，即則加速斷開所有進線保護及出線保護；步驟4-7、當進線保護接收到加速命令且斷路器失靈，即加速斷開所有進線保護、出線保護以及級聯(lián)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)與之相連進線保護。優(yōu)選的，一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：依次相連的故障數(shù)據(jù)采集模塊、過電流保護模塊、多分支節(jié)點后備保護模塊和故障切除模塊。優(yōu)選的，所述故障數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護安裝處的測量電流及電流方向，并發(fā)送至所述過電流保護模塊；所述過電流保護模塊，用于根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護位置的不同采取不同的保護配置方案，形成保護啟動信息和動作信息，并發(fā)送至所述多分支節(jié)點后備保護模塊；所述多分支節(jié)點后備保護模塊，用于根據(jù)所述保護啟動信息和動作信息形成邏輯判據(jù)進行故障定位并判定失靈斷路器，并將故障定位結(jié)果及斷路器失靈信息發(fā)送至所述故障切除模塊；所述故障切除模塊，用于根據(jù)故障定位結(jié)果及斷路器失靈信息加速保護動作，快速切除故障。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出環(huán)網(wǎng)柜保護配置方式以及多分支節(jié)點保護判據(jù)，利用環(huán)網(wǎng)柜進出線保護的啟動信息及斷路器動作信息形成邏輯判據(jù)，對故障準確定位，加速保護動作。解決了現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)柜保護方案上下級配合關(guān)系難以滿足，故障停電范圍嚴重擴大、難以適應(yīng)分布式電源接入的問題。附圖說明圖1是本發(fā)明提供的一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2是本發(fā)明提供的一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護方法流程圖圖3是本發(fā)明提供的接有DG的配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)圖圖4是本發(fā)明提供的接有DG配電系統(tǒng)測試圖具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1所示為一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)包括：依次相連的依次相連的故障數(shù)據(jù)采集模塊、過電流保護模塊、多分支節(jié)點后備保護模塊和故障切除模塊，所述故障數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護安裝處的測量電流及電流方向，并發(fā)送至所述過電流保護模塊；所述過電流保護模塊，用于根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護位置的不同采取不同的保護配置方案，形成保護啟動信息和動作信息，并發(fā)送至所述多分支節(jié)點后備保護模塊；所述多分支節(jié)點后備保護模塊，用于根據(jù)所述保護啟動信息和動作信息形成邏輯判據(jù)進行故障定位并判定失靈斷路器，并將故障定位結(jié)果及斷路器失靈信息發(fā)送至所述故障切除模塊；所述故障切除模塊，用于根據(jù)故障定位結(jié)果及斷路器失靈信息加速保護動作，快速切除故障。如圖2所示為一種配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜保護方法流程圖，該方法包括：步驟1、采集環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護安裝處的測量電流及電流方向；步驟2、根據(jù)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護位置的不同采取不同的保護配置方案，形成保護啟動信息和動作信息；步驟3、根據(jù)所述保護啟動信息和動作信息形成邏輯判據(jù)進行故障定位并判定失靈斷路器；步驟4、根據(jù)故障定位結(jié)果及斷路器失靈信息加速保護動作，快速切除故障。環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)中含有大量母線節(jié)點，這些母線存在很多分支，而根據(jù)分支線 上有沒有接DG的不同情況，又可以將分支分為有源分支和無源分支。本發(fā)明從配電網(wǎng)更普遍的實際情況出發(fā)，重點針對有源多分支節(jié)點，研究其故障方向的實用化保護判據(jù)，無源分支可作為有源分支的特例進行考慮。由于環(huán)網(wǎng)柜的出進線均可接入分布式電源，如圖3所示，DG接入后的不同環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，示例對開關(guān)柜多級級聯(lián)、分段母線等結(jié)構(gòu)具有可拓展性。首先規(guī)定進線開關(guān)電流流進母線為正、流出母線為負，在各個進線斷路器處配置過電流保護的Ⅲ段延時為0.5s，并用功率方向元件檢測其功率方向。出線接負荷時用戶開關(guān)感受到的故障電流只可能流出母線，因此用戶開關(guān)處采用無方向的過電流保護Ⅲ段，延時為0s。需要說明，出線開關(guān)接分布式電源時感受到的故障電流特性與進線開關(guān)完全相同，因此可以按進線的保護方式對分布式電源接入的出線開關(guān)配置，但由于DG節(jié)點接有升壓變壓器，其故障電流較系統(tǒng)側(cè)小很多等效為弱饋系統(tǒng)，Ⅲ段保護整定值需要按分布式電源短路水平整定，且由于部分DG不能提供持續(xù)的短路電流，需配有第一節(jié)所述的弱饋保護。上述保護配置方式下的故障處理過程：環(huán)網(wǎng)柜A的負荷側(cè)發(fā)生F1故障時由用戶開關(guān)A13無延時切除，進線開關(guān)作為后備保護。當A13失靈時進線開關(guān)A01、A02、延時0.2s切除故障，但此時級聯(lián)環(huán)網(wǎng)柜B的進線開關(guān)感受到故障電流也在0.2s后動作。對于F2發(fā)生故障時也會導(dǎo)致環(huán)網(wǎng)柜所有進線開關(guān)跳閘，可見上述保護配置模式在電源側(cè)故障和進線開關(guān)作為出線開關(guān)的備用時出線越級跳閘的問題，停電范圍擴大。為解決上述問題本節(jié)提出多分支節(jié)點后備保護判據(jù)，環(huán)網(wǎng)柜智能終端利用本端以及級聯(lián)環(huán)網(wǎng)柜保護啟動及動作信息構(gòu)成判據(jù)，準確定位故障位置加速保護動作。判據(jù)如下：判據(jù)一：當則有Sbus＝1；判據(jù)二：當則有判據(jù)三：當且I(t)連接至電源，則有判據(jù)四：當若則有若則有斷路器失靈判據(jù)：當則有Eu(k)失靈；當則有Ed(j)失靈；當則有I(i)失靈。上述式中：I表示進線保護，下標i，t表示進線編號，I(i)＝1表示進線i過電流保護啟動且方向為正，I(i)＝-1表示進線過電流保護啟動且方向為負；E表示出線保護，下標d表示分布式電源，下標u表示用戶，j，k為出線編號，Ed(j)＝1表示分布式電源j出線過電流保護啟動且方向為正，Ed(j)＝-1表示分布式電源j出線過電流保護啟動且方向為負，S表示發(fā)生故障，其下標表示故障位置，bus為母線，Sbus＝1表示環(huán)網(wǎng)柜母線發(fā)生故障；表示分布式電源出線j發(fā)生故障；表示進線i發(fā)生故障，D表示級聯(lián)環(huán)網(wǎng)柜保護，表示出線保護i級聯(lián)的保護,表示用戶k出線處斷路器，為0表示斷路器閉合，為1表示斷路器打開；為分布式電源j出線處斷路器，為0表示斷路器閉合，為1表示斷路器打開；表示進線處斷路器，為0表示斷路器閉合，為1表示斷路器打開。故障發(fā)生后根據(jù)故障定位結(jié)果及斷路器失靈向保護下達命令，加速切除故障，具體操作如下：(1)故障發(fā)生在母線時，即Sbus＝1，加速斷開環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)所有進線保護及出線保護；(2)故障發(fā)生在某一進線時，即加速斷開該進線保護；(3)故障發(fā)生在分布式電源接入的出線時，即加速斷開該出線保護；(4)故障發(fā)生在另一環(huán)網(wǎng)柜，即閉鎖本環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)啟動的所有保護；(5)用戶出線保護失靈，即Eu(k)失靈，加速斷開環(huán)網(wǎng)柜所有進線保護及出線保護；(6)當分布式電源出線保護接收到加速命令且斷路器失靈，即則加速斷開所有進線保護及出線保護；(7)當進線保護接收到加速命令且斷路器失靈，即加速斷開所 有進線保護、出線保護以及級聯(lián)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)與之相連進線保護。根據(jù)上述判據(jù)分析圖3的故障處理過程：當故障發(fā)生在F1且A13失靈時滿足判據(jù)一，則加速斷開環(huán)網(wǎng)柜A中所有進線保護及DG保護，則環(huán)網(wǎng)柜B的進線開關(guān)過電流保護在未動作前返回。當故障發(fā)生在F2時，環(huán)網(wǎng)柜A的智能終端檢測到A01、A02、A11保護啟動，A01方向為負、其余保護方向為正，且A01直接連接至系統(tǒng)，滿足判據(jù)四第一條，智能終端下達命令加速短路A01。環(huán)網(wǎng)柜B智能終端檢測到B01、B02保護啟動，B01方向為負、B02方向為正，同時與B01相連的保護A02方向為正則滿足判據(jù)四的閉鎖條件，則閉鎖環(huán)網(wǎng)柜B的進線保護，避免了越級跳閘。F3故障時，環(huán)網(wǎng)柜A內(nèi)A01、A02、A11保護啟動，A02方向為負、其余保護方向為正，且與A02級聯(lián)的開關(guān)B01方向為負滿足判據(jù)四第二條動作判據(jù)，則加速斷開A02，環(huán)網(wǎng)柜B的故障處理過程與A類似，不再詳述。F4故障時，環(huán)網(wǎng)柜A內(nèi)A01、A02、A11保護啟動，方向均為正，滿足判據(jù)二，加速斷開A01、A02、A11。若此時A02斷路器失靈根據(jù)判據(jù)五，斷開環(huán)網(wǎng)柜A所有電源側(cè)開關(guān)以及與相連的B01。為驗證本發(fā)明的實用性，采用仿真軟件PSCAD/EMTDC搭建測試系統(tǒng)，如圖3所示。系統(tǒng)額定電壓為10.5kV，電源ES1接于母線A，電源ES2接于母線G，分布式電源DG1接于母線C，分布式電源DG2接于母線D，分布式電源DG3接于母線E，分布式電源DG4接于母線F。具體參數(shù)如表1所示。在線路AFG發(fā)生故障的保護動作信息如表2所示。表1測試系統(tǒng)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)線路編號線路類型R(Ω/km)X(Ω/km)長度(km)A-B架空線路0.2700.3478B-C架空線路0.2700.3477B1支路電纜線路0.2590.0934A-D架空線路0.2590.0938D-E架空線路0.2590.0938D1支路架空線路0.2700.3474A-F電纜線路0.2590.0936F-G電纜線路0.2590.0936表2測試系統(tǒng)保護動作信息本發(fā)明利用多分支節(jié)點保護判據(jù)改善了環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)尤其級聯(lián)環(huán)網(wǎng)柜越級跳閘、擴大停電范圍的問題，滿足環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)保護上下級配合要求并加速后備保護動作，僅采用環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)邏輯量信息、無數(shù)據(jù)同步問題，計算速度快，很好的解決了配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)柜的保護配合問題。最后應(yīng)當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3