一种基于TKEO的有源配电网d轴电流差动保护方法、系统、介质及计算机设备与流程

allin2026-01-22  43


本发明属于有源配电网继电保护,尤其涉及一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法、系统、介质及计算机设备。


背景技术:

1、大量可再生能源以逆变型分布式电源(inverter-interfaced distributedgenerator,iidg)的形式接入配电网,使传统配电网升级为有源配电网(activedistribution network,adn)。iidg的广泛接入有助于促进新能源消纳、提升配电网能效与可靠性,但同时也给配电网继电保护带来了挑战;

2、传统配电网通常配置三段式过流保护,但iidg的助增与外汲效应使得传统三段式过流保护无法适应有源配电网;

3、为了改进过流保护,现有技术提出了一种自适应过流保护,利用cpu监视整个配电网,当网络结构出现变化时,重新计算并向过电流继电器(overcurrent relays,ocrs)发送新的整定值;

4、在ocrs中预先保存多组整定值可以减轻cpu的计算负担,但可能存在的网络结构数量远多于预设的整定值组数,现有技术通过k-means对网络结构进行聚类,实现一组整定值对应多个网络结构;

5、然而,由于新能源的间歇性,iidg的接入/退出运行可能会导致过流保护失效;

6、现有技术通过加装方向元件提升过流保护在多源网络中的性能,但iidg故障特征复杂,传统功率方向元件对过流保护适用边界的提升有限,需要研究不受iidg影响的方向元件;

7、随着智能配电网的发展,保护终端可以通过一二次融合开关设备获取配电网中的电压信息,基于可获取的电压、电流信息以及端对端通信的配置,现有技术提出了针对adn的一些新型保护方法,例如基于特勒根定理的拟功率差动保护、工频阻抗差动保护、高频阻抗差动保护等。

8、现有技术将变电站或开关站内的电容式电压互感器、金属氧化物避雷器等设备作为被保护线路的边界,此类线路边界设备具有高频滤波效应。区外故障产生的行波通过线路边界到达保护装置时,行波的高频谱能量将被高频滤波效应削弱,而区内故障产生的行波到达保护装置则不经过线路边界设备,区内、外故障产生的高频谱能量不同,据此构造了基于单端暂态量的新型线路边界保护原理,但行波的提取需要极高的采样频率,在有源配电网中应用成本较高。

9、电流差动保护具有绝对的选择性,将其应用于adn时具有天然的优势,例如adn馈线较短,分布电容对差动保护的影响可以忽略,改进或提出新的电流差动保护原理一直以来是adn保护领域的热点问题。

10、现有技术利用正序故障分量电流构造差动保护,相比传统电流差动保护,减少了三分之一的通信量。

11、现有技术利用d、q轴故障分量电流的合成矢量电流构造差动保护,非对称故障时该合成矢量电流包含正序与负序分量,在非对称故障时具有更高的灵敏度。

12、现有技术推导了故障后稳态阶段d轴电流的解析表达式,提出了基于d轴电流的有源配电网新型差动保护原理,利用故障后5ms的累计d轴差动电流与累计d轴制动电流构造差动保护判据。

13、随着高渗透率iidg的接入,配电网出现了弱馈特征,针对未来可能存在的全弱馈配电网,现有技术引入了多端电流差动保护,并用限制枚举法快速求解多端电流差动保护的整定问题,但该方法对通信可靠性要求较高。

14、现有技术提出了一种对通信要求极低的电流差动保护方案,两端的保护设备均以各自检测到的故障发生时刻为基准,利用故障前一个特定周期的数据窗计算电流相量,两端计算得到的电流相量之间的相角误差就是实际的同步误差,据此实现差动保护的故障数据自同步,无需投资额外的同步设备。

15、发生区内故障时,上述基于相量的比率制动型电流差动保护在两侧电流相量同向时具有最高的灵敏度,但由于iidg采取低电压穿越控制策略,故障后其提供的短路电流相位受控,滞后并网点正序电压30°-120°,通常无法满足最佳动作条件,传统电流差动保护在有源配电网中的灵敏度下降。另外,由于iidg的限流控制策略,其短路电流一般不超过1.2倍的额定电流,区内故障过渡电阻较大时易出现由系统侧同步发电机(synchronousgenerator,sg)提供的穿越型电流,此时传统电流差动保护存在拒动的风险。

16、综上所述,现有的有源配电网电流差动保护方法可能会受到iidg故障特征、新能源出力间歇性、穿越型电流等因素的影响。

17、鉴于此,需要一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法、系统、介质及计算机设备。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种智能探测施工方法、系统、介质及处理器,能够克服现有的有源配电网电流差动保护方法可能会受到iidg故障特征、新能源出力间歇性、穿越型电流等因素的影响的问题。具体技术方案如下:

2、一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,包括:

3、利用相电流突变量检测算法判断是否需要启动保护算法;

4、若满足突变量启动算法,则获取本地保护安装处的三相电流,计算本地保护安装处的d轴电流;

5、向对端保护设备发送d轴电流数据;

6、在获取对端保护装置的d轴电流后,计算d轴差动电流;

7、利用tkeo计算d轴差动电流的能量;

8、累加故障后t ms的d轴差动电流能量;

9、若d轴差动电流的累计能量超过阈值,则判断得到发生区内短路故障,并发送跳闸命令;

10、否则,判断为正常运行或发生区外短路故障。

11、优选的,所述利用相电流突变量检测算法判断是否需要启动保护算法,具体如下:

12、实时计算相电流突变量,当任意一相电流的突变量超过动作值时,启动保护算法,其中相电流突变量的计算公式为:

13、||i(n)-i(n-n)|-|i(n-n)-i(n-2n)||

14、式中,i(n)表示某一相电流的第n个采样点的值;n为一个周波内的采样点总数。

15、优选的,所述若满足突变量启动算法,则获取本地保护安装处的三相电流,计算本地保护安装处的d轴电流,具体如下:

16、保护算法启动后,根据派克变换,将三相电流转换为d轴电流,派克变换的公式为:

17、

18、优选的,向对端保护设备发送d轴电流数据:

19、被保护线路两端相互传输故障后t的d轴电流数据。

20、优选的,计算被保护线路的d轴差动电流,规定电流正方向由母线指向线路时,计算d轴差动电流的公式为:

21、idiff(k)=|idm(k)+idn(k)|

22、式中:idm(k)与idn(k)分别代表被保护线路m、n侧第k个采样点处的直轴电流,idiff(k)表示第k个采样点处的直轴差动电流。

23、优选的,所述利用tkeo计算d轴差动电流的能量公式如下:

24、

25、式中,idiff(k)、idiff(k-1)、idiff(k+1)分别代表第k、k-1、k+1个点处的直轴差动电流值。

26、优选的,累加故障后t ms的d轴差动电流能量:

27、

28、一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护系统,应用于上述的基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,包括:

29、保护算法启动模块,其用于实时获取本地保护安装处的三相电流,计算相电流突变量,当突变量超过阈值时启动保护算法;

30、d轴电流计算模块,其用于获取保护安装处的三相电流,通过派克变换法计算保护安装处三相电流的d轴分量;

31、数据传输模块,其用于向对端保护设备发送d轴电流数据,并接受来自对端保护设备的d轴电流数据;

32、d轴差动电流计算模块,其用于在获取对端保护设备的d轴电流数据后,计算d轴差动电流;

33、tkeo计算模块,其用于利用tkeo计算d轴差动电流的能量;

34、能量累加模块,其用于累加故障后t ms的d轴差动电流能量;

35、故障判断模块,其用于比较累计能量与整定阈值的大小关系,若累计能量超过阈值,则判断得到发生区内短路故障,并发送跳闸命令;否则,判断为正常运行或发生区外短路故障

36、一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述的基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法。

37、一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法。

38、与现有技术相比,本发明的有益效果为:


技术特征:

1.一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,其特征在于,所述利用相电流突变量检测算法判断是否需要启动保护算法,具体如下:

3.根据权利要求1所述的一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,其特征在于,所述若满足突变量启动算法,则获取本地保护安装处的三相电流,计算本地保护安装处的d轴电流,具体如下:

4.根据权利要求1所述的一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,其特征在于,向对端保护设备发送d轴电流数据:

5.根据权利要求1所述的一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,其特征在于,计算被保护线路的d轴差动电流,规定电流正方向由母线指向线路时,计算d轴差动电流的公式为:

6.根据权利要求1所述的一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,其特征在于,所述利用tkeo计算d轴差动电流的能量公式如下:

7.根据权利要求6所述的一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,其特征在于,累加故障后t ms的d轴差动电流能量:

8.一种基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护系统,其特征在于,应用于权利要求1至7任一所述的基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法,包括:

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法。

10.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于tkeo的有源配电网d轴电流差动保护方法。


技术总结
本发明公开了一种基于TKEO的有源配电网d轴电流差动保护方法、系统、介质及计算机设备,属于有源配电网继电保护技术领域。获取被保护线路两端的d轴电流后,首先计算d轴差动电流,然后使用TKEO计算d轴差动电流的能量,将故障后10ms的能量累加,构造差动保护判据。当且仅当d轴差动电流的累计能量超过整定阈值时,判断发生区内短路故障,否则,为区外短路故障。该方法不受逆变型分布式电源(IIDG)退出运行的影响,具有更高的耐过渡电阻能力,被保护馈线存在不可测T接分支负荷时仍适用。

技术研发人员:李海勇,田君杨,覃松涛,韦恒,刘斌,黄超,陈朝晖,沈梓正,蒋连钿,黄鹏飞,吴茵,郑茂然,王佳林,陈菲,廖鹉嘉,李克文,欧世峰,颜丽娟,俞小勇,杨彦,韩冰,杨加意
受保护的技术使用者:广西电网有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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