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图1简化独立微电网结构图;
图2独立微电网故障保护流程图;
图3三相短路时DG1输出电流和短时能量段波形;其中(a)DG1输出电流,(b)DG1输出短时能量段;
图4两相短路时DG1输出电流和短时能量段波形;其中(a)DG1输出电流;(b)DG1输出短时能量段;
图5突加突减负载DG2输出电流和短时能量段波形;其中(a)DG2输出电流;(b)DG2输出短时能量段。
具体实施方式:
1 .如图1所示简化独立微电网结构图,通过传感器实时采集独立微电网每一条线路两端的电流和电压信号。通过信号传输线将采集到的电流和电压信号传输到独立微电网中央控制器。图1中符号标志:Load1-4为对应A-D的4个负载;Line1-3为线路1-3;IEDX为(继电保护装置);电压、电流传感器未画出。
2 .中央控制器根据短时能量段的定义如(1)式和电流有效值计算公式如(2)式,计算出每条线路两端当前时刻的电流有效值和短时能量段。
3 .比较当前t时刻与t-T时刻的短时能量段和电流有效值,是否满足如(3)式所示的故障检测判据。
如果任一条线路上采集到的电流和短时能量段满足故障检测判据(3)式,则表明独立微电网中有故障发生。启动故障报警和故障定位算法。
根据独立微电网中线路潮流的方向,可将独立微电网线路划分为双向潮流线路和单向潮流线路。独立微电网简化结构图如图1所示,线路1和线路2上潮流方向是双向的,线路3上的潮流方向是单向的。结合上文分析,当线路1或2发生短路故障时,故障线路两端至少有一个智能保护装置(intelligent electronic device,IED)能够检测到电流增大。定义电流正方向为母线流向线路,则故障线路两端检测到电流方向都为正方向。当线路3上发生故障时,IED3 .1检测到电流增大,IED3 .2检测到的电流几乎为零。根据上述故障线路电流特性,故障线路定位方法如下:
a .当检测到线路两端电流方向都为正,且至少有一端电流满足It+T≥KPIt时,表明此线路故障;
b .当检测到线路上只有一端电流满足It+T≥KPIt,且另一端电流大小几乎零时,表明此线路故障。
独立微电网故障保护过程如图2所示,微电网在运行中时刻检测各个线路中的电流和短时能量段信息,当任一线路上电流和短时能量段满足故障检测判据(2)式时,表明微电网中有故障发生。此时,启动报警和故障定位算法,实时比较每条线路两端的电流大小和方向信息,当有线路两端电流信息满足故障定位判据a或故障定位判据b时,表明此线路故障,保护装置动作切除故障线路。
采用DIgSILENT软件搭建图1所示独立微电网仿真模型,在MATLAB中编程对仿真数据进行计算得到短时能量段波形。通过仿真计算得出简化独立微电网发生三相故障和相间故障以及突加突减负载时,逆变型电源输出电流特征和短时能能量段特征分别如图3、图4、图5所示。在仿真模型中设置线路2发生三相短路故障和线路3发生两相短路故障,通过仿真计算得出微电网故障判别结果如表1和表2所示。以上仿真结果和算列判别结果表明,所提出的独立微电网保护方法能够准确的检测出故障状态和故障线路,保障独立微电网的安全稳定运行。
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