【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光伏、儲能和充電負(fù)荷構(gòu)成的混合微電網(wǎng)的運行、控制與繼電保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法。
技術(shù)介紹
1、“雙碳”目標(biāo)下，可再生能源發(fā)電在中國能源結(jié)構(gòu)中將逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。在可再生能源的大規(guī)模分布式消納背景下，發(fā)展“光儲充”一體化的交直流混合微網(wǎng)是重要的技術(shù)路線。光儲充混合微網(wǎng)兼具交流微網(wǎng)和直流電網(wǎng)的特點，更加高效地整合了分布式電源、儲能裝置和電動汽車充電負(fù)荷，提高了能源系統(tǒng)的運行效率。
2、為保障光儲充混合微網(wǎng)的安全運行，要求繼電保護(hù)系統(tǒng)在發(fā)生故障時能夠快速、靈敏的隔離故障設(shè)備。交流微網(wǎng)的繼電保護(hù)技術(shù)成熟，但是對于混合微網(wǎng)中的直流子網(wǎng)，因其復(fù)雜的故障特性，要求繼電保護(hù)方法具備更高的靈敏性和選擇性。直流子網(wǎng)保護(hù)應(yīng)能反映換流器、直流線路和直流母線的各種故障，現(xiàn)有技術(shù)包括：
3、(1)換流站保護(hù)
4、換流站保護(hù)除了采用簡單可靠的過電流保護(hù)外，還采用基于差動原理的主保護(hù)和后備保護(hù)，包括極差動保護(hù)、換流器差動保護(hù)和橋臂差動保護(hù)。但是，極差動保護(hù)僅能反映換流站內(nèi)的接地故障，換流器差動保護(hù)和橋臂差動保護(hù)對于換流器交流出口側(cè)故障的靈敏度可能不足，存在拒動或誤動的風(fēng)險。
5、(2)直流線路保護(hù)
6、直流線路保護(hù)包括使用單端量的邊界保護(hù)和測距式保護(hù)，以及使用雙端量的電流差動原理和方向縱聯(lián)保護(hù)。其中，單端量保護(hù)為了保證選擇性，導(dǎo)致保護(hù)范圍不能覆蓋直流線路全長。雙端量保護(hù)則需要傳輸線路兩端信息，對通信系統(tǒng)要求高，保護(hù)速動性難以滿足直流故障快速切除的需要。此外，
7、(3)直流母線保護(hù)
8、直流母線以差動保護(hù)為主。差動保護(hù)雖然可以快速、有選擇地排除故障，但受過渡電阻的影響大，在高阻故障時，保護(hù)存在拒動可能。除了基于差動原理的母線保護(hù)外，還可以利用行波極性來識別母線故障。但對于連接線路較多的直流母線，發(fā)生故障時，行波會產(chǎn)生復(fù)雜的折反射行為，此時基于行波極性的保護(hù)原理性能有所下降。
9、綜上所述，現(xiàn)有的針對單一元件的保護(hù)原理，均不同程度的存在難以實現(xiàn)保護(hù)范圍全覆蓋、保護(hù)靈敏度不足等問題，尤其是缺乏性能完善的后備保護(hù)。所以急需改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)以解決光儲充混合微網(wǎng)直流子網(wǎng)保護(hù)領(lǐng)域的技術(shù)難題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本專利技術(shù)公開了一種光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法。首先，根據(jù)保護(hù)區(qū)域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將保護(hù)區(qū)域劃分為多個元件保護(hù)區(qū)和斷路器失靈保護(hù)區(qū)；然后，根據(jù)各元件保護(hù)區(qū)和斷路器之間的位置關(guān)系，離線建立保護(hù)區(qū)域的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣；同時，根據(jù)元件保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障后，斷路器是否應(yīng)跳閘和應(yīng)跳閘斷路器是否失靈，分別生成預(yù)跳閘矩陣和擴(kuò)展跳閘矩陣。發(fā)生故障時，采集整個保護(hù)區(qū)域的電壓、電流等信息，根據(jù)故障判據(jù)生成故障識別矩陣，利用故障識別矩陣和預(yù)跳閘矩陣計算跳閘命令矩陣，驅(qū)動斷路器跳閘，實現(xiàn)保護(hù)區(qū)域的后備跳閘功能。當(dāng)出現(xiàn)斷路器失靈時，先生成失靈斷路器矩陣，然后利用失靈斷路器矩陣和預(yù)生成的斷路器擴(kuò)展跳閘矩陣計算擴(kuò)展跳閘命令矩陣，實現(xiàn)斷路器失靈保護(hù)。
2、本專利技術(shù)采用的具體技術(shù)方案如下：
3、一種光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，包括以下步驟：
4、1.劃分保護(hù)區(qū)域
5、作為光儲充混合微網(wǎng)直流子網(wǎng)的后備保護(hù)，本專利技術(shù)所述區(qū)域保護(hù)方法具備2個功能，即保護(hù)區(qū)域內(nèi)的元件后備保護(hù)功能和斷路器失靈保護(hù)功能。為實現(xiàn)上述2個功能，將被保護(hù)的直流子網(wǎng)劃分成不同元件保護(hù)區(qū)。
6、假定光儲充混合微網(wǎng)的直流子網(wǎng)中含有m個電力設(shè)備元件，電力設(shè)備元件包括m1個換流站、m2條直流母線和m3條直流線路，且m＝m1+m2+m3。將被保護(hù)的直流子網(wǎng)劃分為m個元件保護(hù)區(qū)，分別稱為a1至am，分別對應(yīng)m1個換流站區(qū)、m2個直流母線區(qū)和m3個直流線路區(qū)。
7、將斷路器失靈后保護(hù)應(yīng)跳閘的區(qū)域設(shè)定為斷路器失靈保護(hù)區(qū)，斷路器失靈保護(hù)區(qū)由該失靈斷路器所屬的所有元件保護(hù)區(qū)構(gòu)成。例如，保護(hù)區(qū)域中共有n個斷路器，計為pi，i＝1,2,...,n。當(dāng)既屬于元件保護(hù)區(qū)aj，也屬于元件保護(hù)區(qū)ak的斷路器pi失靈時，斷路器失靈保護(hù)區(qū)為aj+ak，其中j＝1,2,...,m、k＝1,2,...,m。
8、2.建立信息傳輸通道
9、區(qū)域保護(hù)的核心決策系統(tǒng)集中在一個區(qū)域保護(hù)中心中，在區(qū)域保護(hù)中心中完成故障識別與跳閘控制命令的發(fā)送。為了將保護(hù)區(qū)域內(nèi)各被保護(hù)元件處的信息傳輸?shù)絽^(qū)域保護(hù)中心并且接收區(qū)域保護(hù)中心發(fā)送的斷路器跳閘命令，在保護(hù)區(qū)域內(nèi)n個斷路器處各配置一個智能電子設(shè)備(intelligent?electronic?device,ied)。ied將采集到的電壓電流采樣值等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過基于iec61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)將信號發(fā)送至區(qū)域保護(hù)中心。ied同樣通過通信網(wǎng)絡(luò)將斷路器位置等開關(guān)量輸入信號傳送給區(qū)域保護(hù)中心。區(qū)域保護(hù)中心接收到ied發(fā)送的采樣信號和開關(guān)量輸入信號后，完成后續(xù)步驟中的故障識別、保護(hù)跳閘和斷路器失靈判斷等流程；區(qū)域保護(hù)中心生成的跳閘命令、告警等，通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至ied，完成全部保護(hù)功能。
10、3.離線信息設(shè)定
11、投運前，在區(qū)域保護(hù)中心完成離線信息設(shè)定，包括根據(jù)保護(hù)區(qū)域建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣、根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣生成預(yù)跳閘矩陣以及根據(jù)斷路器失靈保護(hù)功能生成擴(kuò)展跳閘矩陣。以下詳述3個離線信息的生成過程。
12、3.1建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣
13、在區(qū)域保護(hù)投入運行前，根據(jù)保護(hù)區(qū)域中m個元件保護(hù)區(qū)和n個斷路器之間的位置關(guān)系，離線設(shè)置被保護(hù)直流子網(wǎng)的拓?fù)鋮?shù)，由區(qū)域保護(hù)中心自動建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣d。
14、矩陣d的具體建立方法如下。首先對保護(hù)區(qū)域內(nèi)的n個斷路器順序編號為pi，i＝1,2,...,n，然后按照編號從小到大的順序，逐個判斷當(dāng)前斷路器是否屬于元件保護(hù)區(qū)a1至am，屬于時記為1，不屬于時記為0。每判斷完成一個斷路器，便按照元件保護(hù)區(qū)編號由小到大的順序，生成矩陣d的一行元素，直至所有斷路器被判斷完畢。最終形成描述被保護(hù)直流子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的矩陣d。
15、矩陣d為n×m階矩陣，矩陣d中的元素取值為0或1，具體含義為：
16、
17、由矩陣d的建立方法和式(1)所述的元素含義可知，矩陣d的n行分別代表保護(hù)區(qū)域中的n個斷路器，m列分別代表保護(hù)區(qū)域中的m個元件保護(hù)區(qū)。若矩陣d的第i行第j列元素為1，則表示斷路器pi屬于元件保護(hù)區(qū)aj；若矩陣d的第i行第j列元素為0，則表示斷路器pi不屬于元件保護(hù)區(qū)aj。
18、3.2生成預(yù)跳閘矩陣
19、根據(jù)矩陣d，設(shè)定預(yù)跳閘矩陣t1，當(dāng)元件保護(hù)區(qū)aj內(nèi)發(fā)生故障時，區(qū)域保護(hù)中心通過驅(qū)動矩陣t1中涉及到的斷路器隔離故障。
20、矩陣t1也是n×m階矩陣，矩陣t1的元素取值為0或1，具體含義為：
21、
22、根據(jù)繼電保護(hù)的選擇本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，步驟(3)中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣D包含保護(hù)區(qū)域中元件保護(hù)區(qū)和斷路器的位置關(guān)系信息：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，步驟(3)中預(yù)跳閘矩陣T1包含了元件保護(hù)區(qū)故障時斷路器的跳閘信息：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，步驟(3)中擴(kuò)展跳閘矩陣T2包含保護(hù)區(qū)域內(nèi)某個斷路器失靈后應(yīng)跳閘的未失靈斷路器信息：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，步驟(4)中故障識別矩陣F包含各元件保護(hù)區(qū)內(nèi)故障信息：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，步驟(5)中失靈斷路器矩陣Y包含保護(hù)區(qū)域內(nèi)失靈斷路器的信息：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，步驟(3)中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)矩陣d包含保護(hù)區(qū)域中元件保護(hù)區(qū)和斷路器的位置關(guān)系信息：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光儲充混合微網(wǎng)直流區(qū)域保護(hù)方法，其特征在于，步驟(3)中預(yù)跳閘矩陣t1包含了元件保護(hù)區(qū)故障時斷路器的跳閘信息：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：焦波，黃凱，卞振華，王增君，梁文祥，劉洪亮，楊德青，劉峰，袁寧，王琦，許雪地，王瑤瑤，尹志強(qiáng)，顏迪，劉益青，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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