本發(fā)明涉及一種提高含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著化石能源的日趨銳減和嚴(yán)峻環(huán)保問題的出現(xiàn)，清潔可再生能源的開發(fā)和利用引起了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，為與之相適應(yīng)的分布式電源(dr，distributedresources)技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模推廣應(yīng)用提供了新的契機(jī)。

目前，dr大都以光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能裝置或電動(dòng)汽車等形式出現(xiàn)，其輸出功率在滿足就近負(fù)荷消納的同時(shí)，余量往往通過功率變換裝置輸入配電網(wǎng)。由于受天氣等因素的影響，dr輸出功率往往具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和易變性的特點(diǎn)，因而dr接入配電網(wǎng)，常常對電力系統(tǒng)造成一定的影響，其中之一即為對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響，尤其在dr接入配電網(wǎng)不同滲透率的情況下所造成的繼電保護(hù)可靠性的變化，此變化可能引起繼電保護(hù)的拒動(dòng)或誤動(dòng)，給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行埋下隱患。因此，如何降低dr接入配電網(wǎng)對繼電保護(hù)可靠性造成的負(fù)面作用，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)大多為單電源、輻射狀結(jié)構(gòu)，保護(hù)的整定也是基于此設(shè)計(jì)。而隨著dr不斷接入配電網(wǎng)，使得配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變得更加復(fù)雜，電網(wǎng)潮流方向出現(xiàn)多樣化，配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓和故障電流大小及方向均會(huì)隨著dr接入容量和位置的變化而變化，使得傳統(tǒng)繼電保護(hù)的整定更加困難，從而容易導(dǎo)致傳統(tǒng)繼電保護(hù)可靠性的降低。針對上述問題，目前已有研究指出，在不改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置方案的情況下，當(dāng)含dr的配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過切除接入配電網(wǎng)的所有dr和切換不同定值區(qū)等方法來恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；或者配電網(wǎng)故障前后，保持dr功率、同步發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電動(dòng)勢和配電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下得到的相應(yīng)狀態(tài)量不變，根據(jù)dr不同接口類型的特性，求得短路時(shí)dr提供的電流值，以便于繼電保護(hù)配置和整定，實(shí)現(xiàn)故障的可靠切除。

上述方法在一定程度上有利于配電網(wǎng)故障的盡快切除，恢復(fù)配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，但不利于大量清潔能源的開發(fā)利用；對故障多為瞬時(shí)性故障和dr高滲透率下的配電網(wǎng)來說，大量切除dr易導(dǎo)致系統(tǒng)電壓和功率的劇烈波動(dòng)，可能引起電力系統(tǒng)的震蕩，影響相關(guān)設(shè)備的使用壽命，且保護(hù)多定值區(qū)的設(shè)置大大增加了定值整定的難度；此外，對于含有多類型dr的配電網(wǎng)來說，不同運(yùn)行方式和短路情況下，dr提供的短路電流值計(jì)算也較為困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提高含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的方法，用以解決不同容量分布式電源接入配電網(wǎng)后造成繼電保護(hù)可靠性降低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：一種提高含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的方法，包括以下步驟：

預(yù)先在繼電保護(hù)裝置內(nèi)部植入數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包含保護(hù)裝置所保護(hù)元件發(fā)生最嚴(yán)重故障繼電保護(hù)裝置能夠正確動(dòng)作時(shí)所允許接入配電網(wǎng)的dr最大容量值，以及此時(shí)對應(yīng)的通過被保護(hù)元件的邏輯計(jì)算電流值；

繼電保護(hù)裝置通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收dr接入配電網(wǎng)的容量值和通過所保護(hù)元件的電流值；

繼電保護(hù)裝置通過預(yù)先植入的數(shù)據(jù)分析模塊，將dr實(shí)時(shí)接入配電網(wǎng)的容量值與保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入的最大容量值進(jìn)行比較，以確定所保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)保護(hù)裝置所采用的邏輯計(jì)算電流值，此電流值由數(shù)據(jù)分析模塊傳輸給保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu；

繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu接收到數(shù)據(jù)分析模塊所傳輸?shù)碾娏髦岛螅瑢⒔邮盏降碾娏髦涤糜诶^電保護(hù)裝置是否動(dòng)作的邏輯計(jì)算，利用繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的軟件算法，經(jīng)計(jì)算后，得到繼電保護(hù)裝置最終是否發(fā)出動(dòng)作的指令。

進(jìn)一步的，繼電保護(hù)裝置由人機(jī)交互界面、內(nèi)部存儲(chǔ)器、cpu、電源插件、信息接收模塊、相關(guān)算法等保護(hù)裝置正常運(yùn)行所需要的硬件和軟件組成，且預(yù)先在繼電保護(hù)裝置內(nèi)部植入的數(shù)據(jù)分析模塊存放于內(nèi)部存儲(chǔ)器中；

進(jìn)一步的，繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)分析模塊包含保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入配電網(wǎng)的dr最大容量值和此時(shí)通過所保護(hù)元件的邏輯計(jì)算電流值；

進(jìn)一步的，繼電保護(hù)裝置數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)置保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入配電網(wǎng)的dr最大容量值，以及此時(shí)通過被保護(hù)元件的邏輯計(jì)算電流值能夠根據(jù)dr接入配電網(wǎng)的位置、dr運(yùn)行工況數(shù)據(jù)和配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算得到；

進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)分析模塊中預(yù)先植入的所允許接入配電網(wǎng)的dr最大容量值和此時(shí)對應(yīng)的繼電保護(hù)裝置可靠動(dòng)作的邏輯計(jì)算電流值均可以通過繼電保護(hù)裝置人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置或修改；

進(jìn)一步的，繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)分析模塊所植入容量值的dr是指對該保護(hù)裝置可靠動(dòng)作有影響的分布式電源，該dr可以并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行；

進(jìn)一步的，繼電保護(hù)裝置信息接收模塊將通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收到的dr接入配電網(wǎng)的容量值和此時(shí)通過所保護(hù)元件的電流值首先傳輸給繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)分析模塊，由數(shù)據(jù)分析模塊對接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，輸出保護(hù)裝置是否動(dòng)作所需要的最終邏輯計(jì)算電流值；

進(jìn)一步的，繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)分析模塊將實(shí)時(shí)接收到的dr接入配電網(wǎng)的容量值與保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入的dr最大容量值進(jìn)行比較，若實(shí)時(shí)接收到的dr接入配電網(wǎng)的容量值小于或等于保護(hù)裝置可靠動(dòng)作所允許接入的容量值，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出實(shí)際接收到的通過所保護(hù)元件的電流值給保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu；若實(shí)時(shí)接收到的dr接入配電網(wǎng)的容量值大于保護(hù)裝置可靠動(dòng)作所允許接入的容量值，則數(shù)據(jù)分析模塊輸出預(yù)先植入的dr接入配電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠動(dòng)作時(shí)通過所保護(hù)元件的邏輯計(jì)算電流值給保護(hù)裝置的cpu；

進(jìn)一步的，根據(jù)cpu邏輯計(jì)算結(jié)果，若繼電保護(hù)裝置需要發(fā)出動(dòng)作指令，則該指令通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)傳輸給所保護(hù)元件的斷路器，實(shí)現(xiàn)斷路器的動(dòng)作。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過在繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中預(yù)先植入包含保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入配電網(wǎng)的dr最大容量值和此時(shí)通過被保護(hù)元件邏輯電流值的數(shù)據(jù)分析模塊，對保護(hù)裝置實(shí)時(shí)接收到的dr接入配電網(wǎng)的容量值進(jìn)行分析對比，以確定保護(hù)裝置可靠動(dòng)作所采用的邏輯計(jì)算電流值，一方面有利于dr的最大化利用，提高dr接入配電網(wǎng)的滲透率，降低其接入對配電網(wǎng)系統(tǒng)造成的影響，以及對傳統(tǒng)發(fā)電方式的依賴，符合國家相關(guān)的能源發(fā)展和環(huán)境保護(hù)政策；另一方面在不頻繁投退和調(diào)節(jié)dr接入配電網(wǎng)容量的情況下，避免了因dr接入配電網(wǎng)容量的不斷變化而降低繼電保護(hù)裝置的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明配電網(wǎng)整體架構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中繼電保護(hù)裝置預(yù)先植入數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析模塊流程示意圖；

圖3是本發(fā)明信息傳輸示意圖；

圖4是本發(fā)明數(shù)據(jù)處理與輸出流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合上述各個(gè)附圖對本發(fā)明提出的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明提供的一種提高含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)先在繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中植入數(shù)據(jù)分析模塊，此數(shù)據(jù)分析模塊包含繼電保護(hù)裝置所保護(hù)元件發(fā)生最嚴(yán)重故障時(shí)保護(hù)裝置能夠正確動(dòng)作所允許接入配電網(wǎng)的dr最大容量值，以及此時(shí)通過被保護(hù)元件的邏輯計(jì)算電流值，上述數(shù)值均可以根據(jù)dr接入配電網(wǎng)的位置、dr運(yùn)行工況數(shù)據(jù)和配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等計(jì)算得到，并通過繼電保護(hù)裝置人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置或修改；

(2)繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的信息接收模塊通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收dr接入配電網(wǎng)的容量值和此時(shí)通過該保護(hù)裝置所保護(hù)元件的電流值，上述數(shù)值由信息接收模塊傳輸給保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)分析模塊，由數(shù)據(jù)分析模塊用于分析處理；

(3)繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)分析模塊接收到信息接收模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，將dr實(shí)時(shí)接入配電網(wǎng)的容量值與保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入的dr最大容量值進(jìn)行比較，以確定所保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)保護(hù)裝置所采用的邏輯計(jì)算電流值，此電流值由數(shù)據(jù)分析模塊傳輸給保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu；

(4)繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu接收到數(shù)據(jù)分析模塊傳輸?shù)碾娏髦岛螅美^電保護(hù)裝置內(nèi)部的軟件算法，將接收到的電流值用于保護(hù)裝置是否動(dòng)作的邏輯計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，得到繼電保護(hù)裝置最終是否發(fā)出動(dòng)作的指令。

基于以上所提技術(shù)方案，結(jié)合本發(fā)明相關(guān)附圖，給出以下一具體實(shí)施方式。

本發(fā)明提供的一種提高含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)可靠性的方法，主要應(yīng)用于配電網(wǎng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中。首先，在繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中預(yù)先植入數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包含繼電保護(hù)裝置所保護(hù)元件發(fā)生最嚴(yán)重故障保護(hù)裝置能夠正確動(dòng)作時(shí)配電網(wǎng)所允許接入的dr最大容量值，以及此時(shí)對應(yīng)的通過所保護(hù)元件的邏輯計(jì)算電流值，上述數(shù)值均可以根據(jù)配電網(wǎng)不同的運(yùn)行方式、dr接入配電網(wǎng)的位置、dr運(yùn)行工況數(shù)據(jù)等計(jì)算得到，并通過繼電保護(hù)裝置的人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置或修改；其次，繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的信息接收模塊，通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)將實(shí)時(shí)接收到的dr接入配電網(wǎng)的容量值和此時(shí)通過所保護(hù)元件的電流值，傳輸給繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊對繼電保護(hù)裝置信息接收模塊傳輸?shù)膁r接入配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)容量值與預(yù)先植入的該dr所允許接入配電網(wǎng)的最大容量值進(jìn)行分析對比，以確定繼電保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所采用的最終邏輯計(jì)算電流值，避免因dr接入配電網(wǎng)容量值的變化而降低繼電保護(hù)裝置的可靠性；最后，繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu接收到數(shù)據(jù)分析模塊所發(fā)送的邏輯計(jì)算電流后，利用繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的軟件算法進(jìn)行計(jì)算，得到繼電保護(hù)裝置是否需要發(fā)出動(dòng)作指令的最終結(jié)果，若繼電保護(hù)裝置需要發(fā)出動(dòng)作指令，則該指令通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)傳輸給繼電保護(hù)裝置所保護(hù)元件的斷路器，實(shí)現(xiàn)斷路器的動(dòng)作。

本發(fā)明中包含dr的配電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)主要由dr、繼電保護(hù)裝置、dr數(shù)據(jù)采集終端、配電網(wǎng)饋線、斷路器和互感器等構(gòu)成，整體架構(gòu)如圖1所示。

本發(fā)明預(yù)先在繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中植入數(shù)據(jù)分析模塊，根據(jù)配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、dr的接入位置和設(shè)計(jì)參數(shù)，確定所保護(hù)元件發(fā)生最嚴(yán)重故障繼電保護(hù)裝置能夠可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入配電網(wǎng)的dr最大容量值sdr0和此時(shí)對應(yīng)的邏輯計(jì)算電流值i0，并將上述兩個(gè)數(shù)值通過繼電保護(hù)裝置人機(jī)界面植入數(shù)據(jù)分析模塊中，上述流程如圖2所示。以圖1配電網(wǎng)饋線z點(diǎn)發(fā)生短路故障為例，此時(shí)繼電保護(hù)裝置p1、p2通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)所接收到的通過被保護(hù)元件的電流可以分別根據(jù)式(1)、(2)計(jì)算得到

其中zs為配電網(wǎng)系統(tǒng)等效阻抗，z1和z2分別為線路xy和yz的阻抗，sdr為dr接入配電網(wǎng)的容量，sb為系統(tǒng)基準(zhǔn)容量(取為100mva)，ub為系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓，zdr為分布式電源的等效阻抗且(x″dr為dr的次暫態(tài)電抗)，α與故障點(diǎn)距離系統(tǒng)電源側(cè)的遠(yuǎn)近有關(guān)(距離越遠(yuǎn)，則α越大)。

本發(fā)明中繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的信息接收模塊通過配電網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收電流互感器ct采集的通過被保護(hù)元件的電流值i和dr數(shù)據(jù)采集終端采集的dr接入配電網(wǎng)的容量值sdr后，將上述數(shù)據(jù)傳輸給繼電保護(hù)裝置內(nèi)部預(yù)先植入的數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，輸出繼電保護(hù)裝置動(dòng)作所需要的邏輯計(jì)算電流值給保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu，cpu根據(jù)內(nèi)部的軟件算法，將接收到的電流值用于繼電保護(hù)裝置動(dòng)作邏輯運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，向所保護(hù)元件的斷路器發(fā)送是否動(dòng)作的指令，上述信息傳輸如圖3所示。

繼電保護(hù)裝置內(nèi)部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)分析模塊接收到信息接收模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息后，將實(shí)時(shí)接收到的dr接入配電網(wǎng)的容量值sdr與繼電保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)所允許接入的容量值sdr0進(jìn)行比較，若sdr≤sdr0，則數(shù)據(jù)分析模塊將實(shí)際接收到的通過所保護(hù)元件的電流值i傳輸給繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu，用于cpu對繼電保護(hù)裝置是否發(fā)出動(dòng)作指令的邏輯計(jì)算；若sdr＞sdr0，則數(shù)據(jù)分析模塊將預(yù)先植入的分布式電源接入配電網(wǎng)保護(hù)裝置可靠動(dòng)作時(shí)對應(yīng)的邏輯計(jì)算電流值i0傳輸給繼電保護(hù)裝置內(nèi)部的cpu，用于cpu對繼電保護(hù)裝置可靠動(dòng)作的邏輯計(jì)算，cpu根據(jù)接收到的電流值進(jìn)行計(jì)算后，向所保護(hù)元件的斷路器發(fā)送動(dòng)作的指令，上述流程如圖4所示。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。