一種基于相位差原理的配電網(wǎng)差動保護方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于相位差原理的配電網(wǎng)差動保護方法，屬于配電網(wǎng)差動保護技術領域。
【背景技術】
[0002]長期以來，我國中低壓配電網(wǎng)的建設遠遠滯后于高壓輸電系統(tǒng)，存在網(wǎng)架結構薄弱，自動化水平偏低等問題。隨著越來越多分布式光伏電源接入配電網(wǎng)，勢必會對配電網(wǎng)現(xiàn)有繼電保護與自動化產(chǎn)生深刻的影響，亟待進一步改進配電網(wǎng)繼電保護新原理，提升繼電保護性能。
[0003]目前，配電網(wǎng)配置了主動防御型的電流保護和被動型的主站式配電自動化自愈控制系統(tǒng)，來確保配電網(wǎng)故障隔離和恢復，但存在諸多問題。傳統(tǒng)配電網(wǎng)主動防御型電流保護一般通過時間配合來保證動作的選擇性。當保護級數(shù)過多時(如3級)，將導致最后一級(變電站出口斷路器)保護動作時間過長(大于ls)，持續(xù)存在的短路電流以及由此引發(fā)的電壓驟降，將威脅到配電網(wǎng)設備安全以及電壓質量敏感負荷的正常運行。
[0004]傳統(tǒng)的主站式配電自動化自愈控制系統(tǒng)側重于對開關、繼電保護裝置等的協(xié)調控制，在保護裝置切除故障后，通過預設的策略進行自愈。由于是在配電網(wǎng)傳統(tǒng)繼電保護動作后的被動型自愈控制，不但繼承了傳統(tǒng)過流保護動作時間長的特性，還存在“離線策略，實時控制”準確度差和時間長的問題，最終導致配電網(wǎng)自愈過程時間更長，不利于保證配電網(wǎng)的供電質量。
[0005]配電網(wǎng)廣域層大數(shù)據(jù)交互是配電網(wǎng)保護新技術發(fā)展方向之一。傳統(tǒng)的電力通信系統(tǒng)從技術體制、傳送能力、帶寬、實時性等方面無法滿足配電網(wǎng)保護新技術應用的需要，制約了保護新原理的發(fā)展。SDH技術是在電力系統(tǒng)應用最為廣泛的的通信傳輸技術，是基于時隙交換的技術，每個業(yè)務占用固定的時隙帶寬，即便信道上沒有業(yè)務傳送，該帶寬也并不會釋放，帶寬利用率較低，組網(wǎng)靈活性不夠，無法實現(xiàn)廣域范圍內大容量、高實時性數(shù)據(jù)交換。
[0006]目前，國內一些學者和設備制造商提出了配電網(wǎng)差動保護和自愈方案，在一定程度上解決了配電網(wǎng)保護選擇性差、動作時間長、自愈效率低的問題。
[0007]如授權號為CN1167176，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“配電網(wǎng)繼電保護與故障定位系統(tǒng)”的發(fā)明專利，公開了一種配電網(wǎng)的繼電保護和故障定位技術。該發(fā)明通過檢測和比較所有流過被保護配電設備的故障分量電流極性的異同，判斷該設備是否發(fā)生故障；再利用通信手段連接同一個被保護設備的所有繼電器，實現(xiàn)所有配電線路、配電母線和配電變壓器的繼電保護；再利用通信手段把這些電流極性信息傳送給調度中心，工作人員可以很快發(fā)現(xiàn)故障位置，從而實現(xiàn)快速故障定位。該發(fā)明專利存在以下3點局限性:1)該發(fā)明專利受限于當時的配電網(wǎng)技術條件，采用本世紀初的老式常規(guī)繼電器對電流的正負極性進行比較，需要配置大量的老式常規(guī)繼電器，已經(jīng)無法適應當今配電網(wǎng)技術的發(fā)展，不再適用于智能配電網(wǎng)建設；2)該發(fā)明專利通過相鄰元件處的極性比較繼電器互相對比極性是否同為正或同為負判斷故障區(qū)間，由相鄰元件的繼電器互相組合構成了大量的區(qū)段保護，保護功能需要大量的繼電器配合才能實現(xiàn)，任何一個極性比較繼電器判斷錯誤或故障，都會導致保護誤動或拒動，降低了繼電保護的四性；3)該發(fā)明專利需要在相鄰元件間搭建專用通信通道，用于互相比較電流的正負極性，費用高且通信速率慢。
[0008]再如申請?zhí)枮?01410114922.5，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“花瓣型配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請，公開了一種花瓣型配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括主站層、區(qū)域層、間隔層；主站層包括自動化主站，區(qū)域層包括區(qū)域控制主站及集中式保護終端，區(qū)域控制主站設置于變電站中，集中式保護終端設置于配電房，間隔層包括集中式保護終端及縱聯(lián)保護裝置，集中式保護終端用于保護配電房內除進出線之外的所有間隔，縱聯(lián)保護裝置用于保護配電房間的進出線和聯(lián)絡線；區(qū)域控制主站與集中式保護終端及縱聯(lián)保護裝置連接；區(qū)域控制主站用于接收實時信息。該發(fā)明專利存在以下3點局限性:1)該發(fā)明中集中式保護終端配置了縱聯(lián)差動保護，需要在相鄰元件間搭建專用的光纖通道，由于配電網(wǎng)元件節(jié)點眾多，將導致通信網(wǎng)絡投資大幅增加，不利于推廣；2)該發(fā)明中集中式保護終端通過比較電流幅值差值判斷故障區(qū)間，對相鄰元件間的數(shù)據(jù)同步要求高，同步精度誤差一般不允許超過lus，一旦同步精度不夠將導致誤動，同時將增加相鄰節(jié)點間同步系統(tǒng)投資，降低經(jīng)濟性；3)該發(fā)明專利集中式保護終端將動作信息傳送給區(qū)域控制主站，由區(qū)域控制主站完成故障后自愈，導致實現(xiàn)配電網(wǎng)自愈功能的環(huán)節(jié)過多，自愈時間長。
[0009]綜上，現(xiàn)有的配電網(wǎng)差動保護和故障后自愈的技術方案存在滯后于配電網(wǎng)技術發(fā)展、相鄰元件專用光纖通道投資大、高度依賴數(shù)據(jù)同步、自愈實現(xiàn)環(huán)節(jié)過多等問題。針對配電網(wǎng)快速故障隔離和自愈，探索一種造價低、原理可靠并且動作速度快的差動保護和故障后自愈實現(xiàn)方法迫在眉睫。
[0010]隨著通信技術、數(shù)字化技術、網(wǎng)絡控制技術、配電網(wǎng)終端的數(shù)據(jù)處理能力與智能化水平不斷提高，推動配電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)結構和形態(tài)均發(fā)生了革命性變化，促進多方位、多層次地將繼電保護、自愈控制系統(tǒng)等有機地結合在一起，通過同層次的功能整合、多層次的信息交互，獲取廣域配電網(wǎng)的運行信息，協(xié)調保護與控制的配合關系，并對保護判據(jù)、控制策略進行分析和評估，并做出全局的優(yōu)化，以改善現(xiàn)有保護的性能，優(yōu)化控制策略。
[0011]通信技術是實現(xiàn)配電網(wǎng)保護技術革新與突破的重要基礎。PTN技術支持多種基于分組交換業(yè)務的雙向點對點連接通，具有適合各種粗細顆粒業(yè)務、端到端的組網(wǎng)能力，提供了更加適合于IP業(yè)務特性的“柔性”傳輸管道，可以實現(xiàn)傳輸級別的業(yè)務保護和恢復。因此，PTN高速數(shù)據(jù)網(wǎng)技術更適用于大數(shù)據(jù)量信息交互，為實現(xiàn)基于相位差原理的主動型配電網(wǎng)廣域差動保護控制系統(tǒng)提供重要保障。

【發(fā)明內容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種基于相位差原理的配電網(wǎng)差動保護方法，用以解決傳統(tǒng)的配電網(wǎng)差動保護存在著諸多弊端的問題。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種基于相位差原理的配電網(wǎng)差動保護方法，包括以下步驟:
[0014]I)、采集各個負荷開關處的電流和電壓信號；
[0015]2)、計算相鄰兩個負荷開關對應的電流的相位差；其中，所述相鄰兩個負荷開關中，至少有一個為滿足Aη.Δ I τ+Λ Idz的負荷開關；Δ I 為對應負荷開關處的三個相電流突變量中的最大值，η為一設定的比例值，AIdz為電流突變量啟動定值，八“為門檻值；
[0016]3)、如果某相鄰兩個負荷開關對應的電流的相位差大于一設定閾值，那么，該相鄰的兩個負荷開關之間的區(qū)段為故障區(qū)段，跳開該相鄰的兩個負荷開關。
[0017]所述各個負荷開關處均配設有饋線智能終端，所述饋線智能終端采集對應負荷開關處的電流和電壓信號并輸出給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的處理并作出保護的判定。
[0018]所述饋線智能終端將采集到的所述對應負荷開關處的電流和電壓信號轉換為光數(shù)字信號，通過高速光纖以太網(wǎng)輸出給所述控制系統(tǒng)。
[0019]所述控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理后產(chǎn)生相應的保護控制命令，并將該命令通過高速光纖以太網(wǎng)傳輸給各個饋線智能終端。
[0020]在所述步驟3)后，所述差動保護方法還包括如下步驟:延時一設定時間后，投入聯(lián)絡開關。
[0021]η 為 1.25。
[0022]本發(fā)明提供的基于相位差原理的配電網(wǎng)差動保護方法中，首先采集各個負荷開關處的電流和電壓信號；計算相鄰兩個負荷開關對應的電流的相位差；其中，相鄰兩個負荷開關中，至少有一個為滿足△〗<!>_> η.△ I Τ+Λ Idz的負荷開關，如果某相鄰兩個負荷開關對應的電流的相位差大于一設定閾值，那么，該相鄰的兩個負荷開關之間的區(qū)段為故障區(qū)段，進行保護動作。該方法只需計算相鄰的負載開關處的電流的相位差，根據(jù)相位差滿足的條件實現(xiàn)故障的判定，該方法對于數(shù)據(jù)的同步要求低，根據(jù)采集到的信息即可進行故障判定，整個判定過程所需的時間很短，保護動作速度快，解決了配電網(wǎng)現(xiàn)有繼電保護方法中出現(xiàn)的速動性差的問題。
[0023]而且，該差動方法能夠確定故障產(chǎn)生的區(qū)段，精確度高，只針對故障區(qū)段進行跳閘保護，其他的正常區(qū)段不進行跳閘，保障了其他無故障區(qū)段的正常供電運行，提高了配電網(wǎng)的可靠性。
【附圖說明】
[0024]圖1是配電網(wǎng)廣域差動保護控制系統(tǒng)技術框架示意圖；
[0025]圖2是開環(huán)運行的閉環(huán)配電網(wǎng)F點發(fā)生故障示意圖；
[0026]圖3是開環(huán)運行的閉環(huán)配電網(wǎng)F點發(fā)生故障后快速自愈示意圖。
【具體實施方式】
[0027]