一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法，以I/U作為故障判據判斷微電網離網運行時是否發生網內短路故障，可以快速、可靠、有選擇性地斷開網內故障部分，減小故障元件的損壞程度，縮短負荷的低電壓時間，保證逆變器的繼續正常運行而不脫網，維持微電網的離網運行，保證微電網離網運行時內部非故障區域的正常供電。

【技術實現步驟摘要】
一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法
本專利技術涉及一種故障檢測方法，尤其涉及一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法。
技術介紹
近幾年，在分布式電源接入技術不斷發展的趨勢下，對于多種分布式電源聯合起來以微電網的形式接入配電網的需求也在不斷增多。微電網可以解決分布式電源接入對于電網帶來的協調問題，充分發揮分布式電源的節能、環保特性，挖掘分布式電源為電網和用戶帶來的價值與效益。隨著微電網在近些年的大力發展，微電網里面的故障保護技術已經是一個不容忽視的問題。微電網是一個可控電源，具有熱插拔特性，既可以并網運行，也可以離網運行。當微電網與上級配電網并網運行并發生微電網內部故障時，保護安裝點流經的故障電流主要是由電網提供，系統容量很大，產生的故障電流較大；當微電網離網運行并發生微電網網內故障的時候，故障電流是由微電網自身提供，系統容量相對小，同時由于微電網中使用的逆變器設備具有限流作用(最大峰值故障電流約為故障前穩態電流的2～5倍，持續時間大約為1.1～4.25ms，約為0.1～0.2個周波，隨后電流便能夠達到穩態值，大約是額定電流的1.2倍)，所以故障電流相對較小，與正常的交換電流沒有明顯差別。除了故障判據要具有一定的可靠性與選擇性外，微電網離網運行時的保護動作必須具備一定的快速性，才能維持微電網的安全穩定運行。由于微電網中使用的逆變器具備低電壓穿越功能(系統電壓跌至額定電壓的20％，逆變器能夠保證不脫網情況下繼續運行625ms)和反孤島保護功能(微電網內部的電壓/與頻率發生異常時，需要在6個周波之內切除電源)，所以繼電保護裝置必須保證在短時間(一般為3周波)之內就可靠的切開故障。由于離網運行時故障電流與電壓的特點使得一些常規的過流保護判據不能快速可靠的斷開故障。而且因為具有明顯故障特點的電流值(2～5倍的故障電流)持續時間很短，不到半個周波，很難通過采樣獲得穩定的值，而在逆變器限流作用下的穩定狀態的故障電流值與正常的交換電流相比較又沒有明顯的變化。這種情況下，如果設置的過流定值過高，將無法可靠的斷開故障，如果設置的定值過低，將無法保證保護的選擇性，有可能會出現誤跳事故，無法兼顧可靠性與選擇性原則。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法，以I/U為判據，可以快速、可靠、有選擇性地斷開網內故障部分，減小故障元件的損壞程度，縮短負荷的低電壓時間，保證逆變器的繼續正常運行而不脫網，維持微電網的離網運行，保證微電網離網運行時內部非故障區域的正常供電。實現上述目的的技術方案是：一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法，所述故障檢測方法以I/U作為故障判據判斷微電網離網運行時是否發生網內短路故障；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。進一步地，所述故障檢測方法還以任一線電壓低于線電壓定值或者負序電壓大于負序電壓定值作為閉鎖，同時滿足I/U故障判據則跳開微電網中的故障線路。進一步地，所述故障檢測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三相短路時方向元件的電壓死區。進一步地，所述故障檢測方法還預設保護定值Yzd，Yzd按照躲開最大負荷電流時候與額定電壓的比值的原則來整定。進一步地，當判斷為發生在微電網離網運行，且各條件滿足時，所述故障檢測方法將控制信號傳導到所述微電網保護跳閘部分，保護跳閘快速發出跳閘指令，斷開微電網中相應的電源點、負荷點或者儲能單元。本專利技術的有益效果是：本專利技術填補了微電網離網情況下保護的技術空白，顯著提高了微電網系統運行的可靠性、安全性和快速性，以I/U為判據，可以快速的、可靠的、選擇性的的斷開網內故障部分，保證了微電網在離網運行時保護系統的可靠性、靈敏性、選擇性和速動性要求。同時，增加了運行方式的判斷，保證了微電網并網模式下不會誤動作，提高了該保護判據的通用性，解決了目前的保護只是通過方向元件閉鎖區分網內與網外故障，這種方式在并網時候是有效的，但是在離網運行情況下無法解決由于微電網中使用大量電力電子元器件導致的故障電流特征不明顯從而不能可靠、快速的動作的難題。附圖說明圖1是本專利技術方法中I/U故障判據保護邏輯框圖；圖2是微電網離網運行在短路故障情況下電壓、電流的波形；圖3為微電網離網運行時發生故障的典型情況示意圖；圖4為微電網并網運行時發生故障的典型情況示意圖。具體實施方式下面將結合附圖對本專利技術作進一步說明。本專利技術的用于微電網離網運行情況的故障檢測方法，以I/U作為故障判據判斷微電網離網運行時是否發生網內短路故障，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。并預設保護定值Yzd，Yzd按照躲開最大負荷電流Ilmax時候與額定電壓U額的比值的原則來整定，如下：Yzd＝Krel.Ilmax/U額(可靠系數Krel取1.2～1.5的范圍)由于采用電流除上電壓作為故障的主判據，考慮到了正常運行時候的電壓與故障時候的電壓的區別，正常運行時候電壓基本在額定電壓附近，而在發生短路故障時候電壓會維持在20％左右。這樣處理后，即放大了發生內部短路故障時候的穩定性故障電流，可以快速的判斷出故障；又縮小了正常運行時候的交換電流，可以躲開正常運行時的電流，可以保障保護的可靠性、選擇性。本專利技術除了以I/U作為主判據外，同時還以任一線電壓低于線電壓定值或者負序電壓大于負序電壓定值作為閉鎖，如果同時滿足了該保護邏輯的條件就會經延時繼電器延時一段時間后，由出口繼電器出口跳開微電網中的故障線路，否則就退出該判據；本專利技術還具有方向閉鎖的功能，方向元件采用90度接線(規定母線指向線路為正)。裝置采用記憶電壓消除近區三相短路時方向元件的電壓死區，死區線電壓門檻取10V，方向元件的計算一直進行。當線電壓大于10V時，使用當前線電壓，否則使用記憶電壓。當判斷為微電網并網運行時發生的故障時，就不會進行離網運行時候的I/U故障判斷。并網情況下，微電網內部故障，由于并網點以及相應故障支路的故障電流明顯，都可以使用帶方向閉鎖的復壓閉鎖方向過流保護判據來完成，而系統側發生故障，只需在并網點設置帶正方向的復壓閉鎖方向過流保護即可。這樣，通過帶方向閉鎖的兩種類型的保護相互配合就可以完成并網狀態、離網狀態的微網內部故障以及系統側故障的保護功能。當判斷為發生在微電網離網運行，且各條件滿足時，所述故障檢測方法將控制信號傳導到所述微電網保護跳閘部分，保護跳閘快速發出跳閘指令，斷開微電網中相應的電源點、負荷點或者儲能單元。請參閱圖1，為I/U故障判據保護邏輯框圖；Upp.min表示閉鎖電壓最小值；ULBSzd表示預設閉鎖電壓值；U2表示閉鎖總電壓值；U2BSzd表示預設閉鎖總電壓值。TIzd表示頻率波長。請參閱圖2，為微電網離網運行在短路故障情況下電壓、電流的波形。請參閱圖3，離網運行情況：當系統側K1點發生故障時候，離網運行的微電網檢測不到任何電氣量，需要系統自動恢復；當微電網內部K2點發生故障時候，由于K2點不是附圖3中保護安裝點的保護范圍，安裝點的保護通過方向閉鎖元件閉鎖，即使I/U元件滿足其他條件也不會保護動作；當微電網內部K3點發生故障時候，由微電網自身提供故障電流，因為逆變器的限流作用導致故障電流是正常運行時候的1.2倍左右，故障電流不太明顯，但是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法，其特征在于，所述故障檢測方法以I/U作為故障判據判斷微電網離網運行時是否發生網內短路故障；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。

【技術特征摘要】
1.一種用于微電網離網運行情況的故障檢測方法，其特征在于，所述故障檢測方法以I/U作為故障判據判斷微電網離網運行時是否發生網內短路故障；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，所述故障檢測方法還以任一線電壓低于線電壓定值或者負序電壓大于負序電壓定值作為閉鎖，同時滿足I/U故障判據則跳開微電網中的故障線路，所述故障檢測方法還預設保護定值Yzd，Yzd按照躲開最大負荷電流Ilmax時候與額定電壓U額的比值的原則來整定...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宗明，錢軍，鄧孟華，余濤，朱欽，劉瀟洋，孫國城，王輝，趙景濤，傅強，
申請(專利權)人：國網上海市電力公司，
類型：發明
國別省市：上海;31