本發(fā)明屬于新型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)及高滲透率分布式光伏接入的配電網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

1、分布式光伏接入配電網(wǎng)的容量逐年增加，具有多源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型配電系統(tǒng)已然成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而，光伏的高滲透率接入使得配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化且系統(tǒng)潮流方向多變，再加上光伏運(yùn)行狀態(tài)不確定的特征，短路故障計(jì)算變得異常困難，這給保護(hù)原理設(shè)計(jì)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2、目前，針對(duì)高滲透率分布式光伏接入的配電網(wǎng)保護(hù)可大致分為通信式保護(hù)和非通信式保護(hù)，而非通信式保護(hù)主要包括兩種：基于附加信號(hào)注入的主動(dòng)式保護(hù)和基于本地信息的被動(dòng)式保護(hù)(電流保護(hù)、距離保護(hù))。與其他類型的保護(hù)相比，被動(dòng)式保護(hù)無(wú)需通信或增加額外設(shè)備投入，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)突出，在當(dāng)前實(shí)際工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。

3、由于電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)多變的多源配電網(wǎng)適用性較差，因此距離保護(hù)逐漸成為主要的被動(dòng)式保護(hù)研究對(duì)象。然而，受高滲透率分布式光伏并網(wǎng)的影響，弱饋側(cè)距離保護(hù)的測(cè)量阻抗由過(guò)渡電阻引起的附加阻抗數(shù)值較大，其值將嚴(yán)重偏離故障線路阻抗，保護(hù)因此存在拒動(dòng)或誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于保護(hù)對(duì)端信息未知且多源系統(tǒng)的近似等效難度極大，求取故障線路阻抗缺少必要的計(jì)算條件，這將導(dǎo)致難以通過(guò)距離保護(hù)所測(cè)單端信息進(jìn)行準(zhǔn)確的故障識(shí)別。因此，為保障配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)兼顧可行性和經(jīng)濟(jì)性，有必要開(kāi)發(fā)一種適用于高滲透率光伏接入的配電網(wǎng)故障線路阻抗計(jì)算方法，并以此構(gòu)建僅需復(fù)雜多源配電網(wǎng)單端信息的新型距離保護(hù)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、由于分布式光伏的高滲透率接入使得配電網(wǎng)弱饋側(cè)距離保護(hù)的測(cè)量阻抗與故障線路阻抗發(fā)生嚴(yán)重偏離，保護(hù)存在拒動(dòng)或誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本技術(shù)提出了一種計(jì)及高滲透率分布式光伏接入的配電網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)方法，本發(fā)明以復(fù)雜多源配電網(wǎng)為研究對(duì)象，基于短路故障的負(fù)序或零序網(wǎng)絡(luò)，利用高滲透率光伏接入下配電網(wǎng)母線向系統(tǒng)電源側(cè)的戴維南等效參數(shù)近似方法，提出了計(jì)及高滲透率光伏接入的配電網(wǎng)故障線路阻抗計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)距離保護(hù)的ⅰ段判據(jù)和ⅱ段判據(jù)，并構(gòu)建了保護(hù)方案的整體流程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于傳統(tǒng)距離保護(hù)的有效升級(jí)，保障了新型配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2、計(jì)及高滲透率分布式光伏接入的配電網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)方法，其特征在于，步驟如下：

3、s1依據(jù)弱饋側(cè)保護(hù)所測(cè)的電壓幅值跌落幅度判別自適應(yīng)距離保護(hù)是否啟動(dòng)；

4、s2利用功率方向繼電器90°接線判別短路故障方向；

5、s3采用相電流差突變量選相元件和序分量與比相的選相元件，其中，為故障相的零序電流、為a相相電流的負(fù)序分量，篩選出故障相；

6、s4利用高滲透率光伏接入下配電網(wǎng)母線向系統(tǒng)電源側(cè)的戴維南等效參數(shù)近似方法，結(jié)合短路故障的負(fù)序或零序網(wǎng)絡(luò)，求取故障線路阻抗；

7、s5基于故障線路阻抗計(jì)算結(jié)果，判別區(qū)內(nèi)是否發(fā)生短路故障，自適應(yīng)距離保護(hù)ⅰ段或ⅱ段進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。

8、而且，所述s1中保護(hù)啟動(dòng)的閾值為0.7倍額定電壓，具體啟動(dòng)判據(jù)式如下：

9、

10、式中，和分別為保護(hù)安裝處的相電壓和線電壓，和分別為系統(tǒng)額定運(yùn)行時(shí)的相電壓和線電壓。

11、而且，s2中所述功率方向繼電器90°接線通過(guò)采用非故障相的相間電壓作為參考量去判別電流的相位，a相具體判別式如下：

12、

13、式中，a、b、c表示交流三相。

14、而且，s4中所述故障線路阻抗zl.sc可由測(cè)量阻抗zk和附加阻抗zad表示，故障線路阻抗表達(dá)式具體如下：

15、

16、式中，zl為本段線路阻抗，為下段線路弱饋側(cè)母線處的電壓，為由下段線路弱饋側(cè)流向故障點(diǎn)的電流，和α分別為zl.sc、zk和zad的阻抗角，α'為流入下段線路故障點(diǎn)的電流與的相位差。

17、而且，所述故障線路阻抗表達(dá)式，基于保護(hù)單端信息，利用基爾霍夫定律可求得具體計(jì)算公式如下：

18、

19、式中，和為保護(hù)處測(cè)量的電壓和電流；μ為表示下段線路弱饋側(cè)母線處是否接有分布式光伏的系數(shù)，若接有，其值為1，反之為0；f為系統(tǒng)中光伏低電壓穿越策略的函數(shù)映射。

20、而且，所述故障線路阻抗表達(dá)式，由于保護(hù)對(duì)側(cè)的電氣信息未知，α和α'缺少必要的計(jì)算條件，對(duì)高滲透率分布式光伏接入下配電網(wǎng)母線向系統(tǒng)電源側(cè)進(jìn)行戴維南等效，系統(tǒng)電源到母線間的路徑為關(guān)鍵路徑，具體等效計(jì)算公式如下：

21、

22、式中，zt為戴維南等效阻抗，為戴維南等效電動(dòng)勢(shì)；∑z為關(guān)鍵路徑上的所有阻抗之和；為系統(tǒng)電源電動(dòng)勢(shì)及關(guān)鍵路徑上每個(gè)等效分布式電源輸出電流與其到配電網(wǎng)系統(tǒng)電源處總阻抗的乘積之和；其中，n為關(guān)鍵路徑上所包含的母線總數(shù)，i為關(guān)鍵路徑上的母線編號(hào)，編號(hào)規(guī)則為由系統(tǒng)電源向指定母線依次編號(hào)，其中1號(hào)母線為系統(tǒng)電源的接入母線；為i號(hào)母線及其分支線路上iidg的輸出電流和；z1i為關(guān)鍵路徑上1號(hào)母線到i號(hào)母線間的線路阻抗，。

23、而且，基于所述高滲透率光伏接入系統(tǒng)的戴維南等效方法，結(jié)合短路故障的負(fù)序或零序網(wǎng)絡(luò)，可求得三種不對(duì)稱短路故障下α和α'，具體計(jì)算公式如下：

24、單相接地短路故障(a相)：

25、兩相相間短路故障(bc相)：

26、兩相接地短路故障(bc相)：

27、式中，(2)、(0)分別表示負(fù)序和零序；分別為保護(hù)處測(cè)得的a相相電壓和相電流，為保護(hù)處測(cè)得的b相相電流，為保護(hù)處測(cè)得的c相相電流；為下段線路弱饋側(cè)母線處的a相相電壓，為下段線路短路故障時(shí)其弱饋側(cè)母線流向故障點(diǎn)的a相相電流，為下段線路短路故障時(shí)其弱饋側(cè)母線流向故障點(diǎn)的b相相電流，為下段線路短路故障時(shí)其弱饋側(cè)母線流向故障點(diǎn)的c相相電流；zt.rbk、zt.lbk分別為本段線路和下段線路的弱饋側(cè)母線向系統(tǒng)電源側(cè)的戴維南等效阻抗；k為零序補(bǔ)償系數(shù)，數(shù)值大小為其中，和分別為線路單位正序阻抗和線路單位零序阻抗。

28、而且，所述自適應(yīng)距離保護(hù)ⅰ段和ⅱ段基于故障線路阻抗計(jì)算結(jié)果構(gòu)建，具體如下：

29、自適應(yīng)距離ⅰ段：

30、自適應(yīng)距離ⅱ段：

31、式中，zl.sc1、zl.sc2分別為本段線路短路和下段線路短路時(shí)故障線路阻抗的理論計(jì)算值，zset.i、zset.ii分別為自適應(yīng)距離保護(hù)ⅰ段和ⅱ段的整定值，zl.nl為下段線路阻抗，ti、tii分別為自適應(yīng)距離保護(hù)ⅰ段和ⅱ段的動(dòng)作時(shí)間，δt為保護(hù)ⅱ段延時(shí)，取值范圍為0.35s～0.5s。

32、一種電子設(shè)備，所述包括處理器以及存儲(chǔ)器，所述處理器能夠運(yùn)行或執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)上述任一項(xiàng)所述的計(jì)及高滲透率分布式光伏接入的配電網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)方法的應(yīng)用程序。

33、一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如上述任一項(xiàng)所述的計(jì)及高滲透率分布式光伏接入的配電網(wǎng)自適應(yīng)距離保護(hù)方法。

34、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

35、1、提出一種基于高滲透率光伏接入系統(tǒng)戴維南等效的配電網(wǎng)故障線路阻抗計(jì)算方法。該方法通過(guò)戴維南等效弱饋側(cè)距離保護(hù)的對(duì)端系統(tǒng)，并結(jié)合不受分布式光伏接入影響的負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)，從而間接求得由故障點(diǎn)過(guò)渡電阻引起的附加阻抗角，并最終實(shí)現(xiàn)基于測(cè)量阻抗求取故障線路阻抗。所述計(jì)算方法在不同故障位置和不同過(guò)渡電阻下均具有較高的計(jì)算精度，以此構(gòu)建的自適應(yīng)距離保護(hù)可準(zhǔn)確識(shí)別高滲透率光伏接入配電網(wǎng)的非對(duì)稱短路故障。

36、2、提出一種基于復(fù)雜多源配電網(wǎng)單端信息的自適應(yīng)距離保護(hù)。該方法通過(guò)雙判據(jù)“或”的方式有效解決了因故障位置不確定而導(dǎo)致的保護(hù)ⅱ段整定困難的問(wèn)題，并確保了距離ⅱ段故障識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。所述方法僅需保護(hù)安裝處的單端信息且無(wú)需通信，在確?？煽縿?dòng)作的同時(shí)，降低了配電網(wǎng)保護(hù)的改造成本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于傳統(tǒng)距離保護(hù)的有效升級(jí)。