发明专利｜一种独立微电网故障保护方法

本次北极星输配电网给大家介绍一种一种独立微电网故障保护方法，申请人为江苏镇安欣润电力科技有限公司、江苏镇安电力设备有限公司。发明人为徐晔、严豪杰、王金全、叶晓松、邢鸣、李建科、黄克峰、严鋆、侯朋飞、邵亚来、韩航星、陈凯、亢梦婕。

摘要

一种独立微电网故障保护方法 ,基于短时能量段的独立微电网故障保护方法，其能够准确地鉴别出独立微电网是否发生故障：在故障检测的基础上利用故障电流信息实现故障定位;以故障电流和短时能量段作为故障检测判据，独立微电网保护装置不会因为外界干扰和负荷突变产生误动;短时能量段(SES)是反映线路上能量流动大小的特征量，表示工频周期T时间内线路上流过的能量大小;通过比较前后两个周期的电流有效值和短时能量段来判断独立微电网是否发生故障，能够适应微电网拓扑结构的变化，自适应调整保护整定值;将故障前一个周期的电流有效值和SES作为判断独立微电网是否故障的整定依据。

1 .一种独立微电网故障保护方法，其特征是基于短时能量段的独立微电网故障保护方法，其能够准确地鉴别出独立微电网是否发生故障：在故障检测的基础上利用故障电流信息实现故障定位;

1)以故障电流和短时能量段作为故障检测判据，独立微电网保护装置不会因为外界干扰和负荷突变产生误动;短时能量段(SES)是反映线路上能量流动大小的特征量，表示工频周期T时间内线路上流过的能量大小;SES定义如(1)式所示：

其中，u(t)和i(t)分别是线路中t时刻的电压和电流，SES(t)表示t时刻线路上的短时能量段;(1)式所示，短时能量段SES是电流和电压乘积在工频周期T上的积分，其不受外界瞬时扰动和电压、电流畸变产生影响，稳定性强能够表征任意时刻线路上能量流动的大小;

2)通过比较前后两个周期的电流有效值和短时能量段来判断独立微电网是否发生故障，能够适应微电网拓扑结构的变化，自适应调整保护整定值;将故障前一个周期的电流有效值和SES作为判断独立微电网是否故障的整定依据，微电网故障检测判据整定方法如(2)式所示：

独立微电网任一线路上t+T时刻的电流有效值It+T大于等于t时刻电流有效值It的Kp倍时，且t+T时刻的SESt+T大于等于t时刻SESt的Kq倍时，表明微电网中有故障发生;其中Kp和Kq是故障启动判据的可靠系数。

2.根据权利要求1所述的独立微电网故障保护方法，其特征是根据独立微电网故障电流被限制在1 .5-2倍的额定电流，取Kp=1 .5，结合短时能量段的定义取Kq=0 .25。

3 .根据权利要求1所述的独立微电网故障保护方法，其特征是在故障检测的基础上，利用故障电流信息实现对独立微电网中双向潮流线路和单向潮流线路的准确故障定位：根据独立微电网中线路潮流的方向，将独立微电网线路划分为双向潮流线路和单向潮流线路;当线路发生短路故障时，故障线路两端至少有一个智能保护装置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，故障线路定位方法如下：定位判据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;定位判据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;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。

一种独立微电网故障保护方法

技术领域：

本发明涉及独立微电网故障保护方法，主要应用于独立微电网线路保护中，可以准确地检测出独立微电网故障状态和故障线路，可靠地保障独立微电网安全稳定运行。

背景技术：

随着风电、光伏等可再生能源和高效清洁的化石燃料在内的新型发电技术的应用，分布式发电得到的飞速的发展。独立微电网由分布式发电装置产生的电源、负荷和储能装置通过电力电子变换器整合在一起的小型发、配电系统，能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，充分利用了分布式电源的发电能力，已经逐步成为电力行业的重要发展方向。

然而，独立微电网结构对继电保护提出了特殊的要求，其保护要考虑的主要因素有：分布式电源和负荷的 “ 即插即用”使独立微电网拓扑结构灵活多变;受电力电子器件的限流作用，故障时分布式电源提供很小的短路电流，造成保护装置难以区分故障状态和正常状态;大量分布式电源的接入使独立微电网潮流具有不确定性。上述特点使传统电网保护原理与配置方式不能满足独立微电网保护的要求，需要研究新型的独立微电网保护方法。

微电网保护技术已经成为限制微电网进一步发展的重要技术障碍。目前，对微电网并网运行时的保护已经有了比较成熟的保护策略。但微电网独立运行时，其故障电流特征不明显导致其保护研究一直处于理论探索阶段，没有一套完整可靠的保护策略。因此，对独立微电网保护技术的研究对微电网今后的发展具有重大的意义。