一種基於微電網短路電流的保護裝置製造方法
2023-09-13 21:30:40
一種基於微電網短路電流的保護裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於微電網短路電流的保護裝置，包括微電網及短路電流保護電路，其特徵在於：在短路電流保護電路設有方向性電流保護單元，所述方向性電流保護單元設置在易產生動作的保護節點，主要由功率方向閉鎖元件構成，用於消除電流速斷保護單元中雙側電源或多側電源電流保護的無選擇動作，該功率方向閉鎖元件在短路電流方向由母線流向線路時動作，開放電流保護；當短路電流方向由線路流向母線時不動作，閉鎖電流保護，構成方向性電流保護，即形成改進電流保護。本實用新型從微電網規劃設計的角度，通過在微電網的節點處增設方向性電流保護，使線路各處改進的電流保護以及零序電流保護的保護整定定值符合設計規範，具有結構簡單、適用範圍廣等有益效果。
【專利說明】—種基於微電網短路電流的保護裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於微電網短路電流的保護裝置。屬於電力系統的微電網電流保護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]微電網是由分布式電源、負荷和輸配電系統構成的，可以獨立運行或者與大電網併網運行的，具有對內部電源和負荷協調優化控制功能的微型電力系統。由於其具有多分布式電源，不同類型的分布式電源提供的短路電流的能力與其控制策略有關，分布式電源對短路電流的不同貢獻使得保護整定計算更為複雜，微電網的獨有特點決定了其保護技術與傳統配電網保護有著極大不同。目前國內外關於微電網的保護技術的研究處於起步階段，而傳統保護整定計算不適用微電網的保護。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的，是為了克服現有技術的不足，提供一種基於微電網短路電流的保護裝置，該裝置從微電網規劃設計的角度，結合微電網的各分布式電源的特點，對微電網的電流保護及零序電流保護進行改進。
[0004]本實用新型的目的可以通過採取如下技術方案達到:
[0005]一種基於微電網短路電流的保護裝置，包括微電網及短路電流保護電路，該短路電流保護電路包括若干電流速斷保護單元、分別設置在各分布式電源節點處，其特徵在於:在短路電流保護電路設有方向性電流保護單元，所述方向性電流保護單元設置在易產生動作的保護節點，主要由功率方向閉鎖元件構成，用於消除電流速斷保護單元中雙側電源或多側電源電流保護的無選擇動作，該功率方向閉鎖元件在短路電流方向由母線流向線路時動作，開放電流保護；當短路電流方向由線路流向母線時不動作，閉鎖電流保護，構成方向性電流保護，即形成改進電流保護。
[0006]本實用新型的目的還可以通過採取如下技術方案達到:
[0007]進一步地，在短路電流保護電路中設有零序電流保護單元，該零序電流保護單元包括零序電流I段速斷保護、零序電流II段保護和零序電流III段保護；零序電流I段速斷保護具有躲開下級線路出口處單相或兩相接地短路時出現的最大零序電流保護結構或躲開斷路器三相出頭不同時合閘時出現的最大零序電流保護結構；零序電流II段保護具有相間短路限時電流速斷保護結構，其啟動電流首先考慮與下級線路的零序電流速斷保護範圍的末端相配合，並帶有高出一個At的時限，以保證動作的選擇性；零序電流III段保護經電阻接地故障和相鄰元件故障的後備保護，在躲過本線路末端變壓器其他各側不相短路最大不平衡電流的前提下，力爭滿足相鄰線路末端故障時的靈敏係數要求。
[0008]進一步地，短路電流保護電路設置的若干電流速斷保護單元，包括過流保護I段迴路和過流保護II段迴路；過流保護I段迴路採用雙側供電系統的電流速斷保護電路結構，過流保護II段迴路採用分布式電源接入後的限時電流速斷保護電路結構，用於雙側電源網絡中的限時電流速斷保護，與下一級保護的電流速斷相配合。
[0009]進一步地，所述功率方向閉鎖元件由功率方向繼電器構成，所述短路電流保護電路包括電流繼電器和時間繼電器，以電流繼電器為主要部件構成過流保護I段迴路，以時間繼電器為主要部件構成過流保護II段迴路；由功率方向繼電器、電流繼電器、時間繼電器組成微電網短路電流保護聯動電路結構，即只有功率方向閉鎖元件和電流元件都動作以後，才能去啟動時間元件，再經過預定的延時動作後動作於跳閘。
[0010]進一步地，所述功率方向繼電器是用以判別功率方向或測定電流、電壓間相位角的繼電器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取決於保護安裝處電流、電壓之間的相位關係。由於功率方向繼電器主要反應於加入繼電器中電流和電壓之間的相位而工作，因此用相位比較方式來實現最為簡單。
[0011]本實用新型具有如下的有益效果:
[0012]1、本實用新型在短路電流保護電路設有方向性電流保護單元，所述方向性電流保護單元設置在易產生動作的保護節點，主要由功率方向閉鎖元件構成，用於消除電流速斷保護單元中雙側電源或多側電源電流保護的無選擇動作，因此，具有短路過流反應快，對微電網實施多點全方位過流保護保護以確保併網安全的有益效果。
[0013]2、本實用新型從微電網規劃設計的角度，通過在微電網的節點處增設方向性電流保護，使線路各處改進的電流保護以及零序電流保護的保護整定定值符合設計規範，具有結構簡單、適用範圍廣等有益效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型涉及的雙側電源線路電流速斷保護單元示意圖。
[0015]圖2為本實用新型涉及的雙側電源網絡接線及保護動作方向示意圖。
[0016]圖3為本實用新型涉及的帶方向過電流保護的單相原理接線圖。
[0017]圖4應用本實用新型的某海島微電網的接線圖。
[0018]圖5應用節點導納矩陣計算短路電流的原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0020]具體實施例1:
[0021]參照圖1-圖4，本實施例包括微電網及短路電流保護電路，該短路電流保護電路包括若干電流速斷保護單元、分別設置在各分布式電源節點處，在短路電流保護電路中設有方向性電流保護單元，所述方向性電流保護單元設置在易產生動作的保護節點，主要由功率方向閉鎖元件構成，用於消除電流速斷保護單元中雙側電源或多側電源電流保護的無選擇動作，該功率方向閉鎖元件在短路電流方向由母線流向線路時動作，開放電流保護；當短路電流方向由線路流向母線時不動作，閉鎖電流保護，構成方向性電流保護，即形成改進電流保護。
[0022]本實施例中:
[0023]在短路電流保護電路中設有零序電流保護單元，該零序電流保護單元包括零序電流I段速斷保護、零序電流II段保護和零序電流III段保護；零序電流I段速斷保護具有躲開下級線路出口處單相或兩相接地短路時出現的最大零序電流保護結構或躲開斷路器三相出頭不同時合閘時出現的最大零序電流保護結構；零序電流II段保護具有相間短路限時電流速斷保護結構，其啟動電流首先考慮與下級線路的零序電流速斷保護範圍的末端相配合，並帶有高出一個At的時限，以保證動作的選擇性；零序電流III段保護經電阻接地故障和相鄰元件故障的後備保護，在躲過本線路末端變壓器其他各側不相短路最大不平衡電流的前提下，滿足相鄰線路末端故障時的靈敏係數要求。
[0024]短路電流保護電路設置的若干電流速斷保護單元，包括過流保護I段迴路和過流保護II段迴路；過流保護I段迴路採用雙側供電系統的電流速斷保護電路結構，過流保護II段迴路採用分布式電源接入後的限時電流速斷保護電路結構，用於雙側電源網絡中的限時電流速斷保護，與下一級保護的電流速斷相配合。
[0025]所述功率方向閉鎖元件由功率方向繼電器構成，所述短路電流保護電路包括電流繼電器和時間繼電器，以電流繼電器為主要部件構成過流保護I段迴路，以時間繼電器為主要部件構成過流保護II段迴路；由功率方向繼電器、電流繼電器、時間繼電器組成微電網短路電流保護聯動電路結構，即只有功率方向閉鎖元件和電流元件都動作以後，才能去啟動時間元件，再經過預定的延時動作後動作於跳閘。
[0026]所述功率方向繼電器是用以判別功率方向或測定電流、電壓間相位角的繼電器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取決於保護安裝處電流、電壓之間的相位關係。由於功率方向繼電器主要反應於加入繼電器中電流和電壓之間的相位而工作，因此用相位比較方式來實現最為簡單。
[0027]所述功率方向閉鎖元件即功率方向繼電器，所述保護裝置包括電流元件電流繼電器和時間元件即時間繼電器，功率方向閉鎖元件和電流元件都動作以後，才能去啟動時間元件，再經過預定的延時動作後動作於跳閘。
[0028]所述功率方向繼電器是用以判別功率方向或測定電流、電壓間相位角的繼電器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取決於保護安裝處電流、電壓之間的相位關係，由於功率方向繼電器主要反應於加入繼電器中電流和電壓之間的相位而工作，因此用相位比較方式來實現最為簡單。
[0029]參照圖5，通過短路電流計算模塊的循環計算來自動配置微電網的改進電流保護以及零序電流保護，循環次數由微電網的節點數N和支路數B決定，短路電流計算方案採用現有節點導納矩陣計算短路電流計算方案，該算法可以運用到微電網規劃軟體，用於微電網的保護配置及整定計算。
[0030]下面是某海島微網採用本實用新型進行的保護自動配置方案。
[0031]該海島微電網的電路接線結構如圖4所示，從該海島模型中看出，除1—2，3—2線路外，其餘線路均為雙電源供電，因此在配置後備保護時根據單側電源線路的相電流保護不應經功率方向閉鎖元件控制的原則，對上述兩條線路的保護不加功率方向閉鎖元件，僅按普通線路在電源側添加保護裝置。對於其他雙電源線路，為保證故障的可靠切除，需在線路兩側都裝設保護裝置，並通過功率方向閉鎖元件來實現繼電保護裝置的選擇性動作。如圖4中小方框的位置表示設有保護裝置和功率方向閉鎖元件，以功率方向從母線流線路為正向，即功率方向為正為啟動保護的條件之一。如圖4中小圓圈的位置表示設有保護裝置，當沒設功率方向閉鎖元件，僅通過合適的各段整定值來實現保護裝置的選擇性動作，切除故障。通過上述保護配置方案，該微網中所有線路出現故障均可可靠切除。
[0032]該微電網的改進電流I段保護的整定計算結果如表1所示，改進電流II段保護的整定計算結果如表2所示，零序電流I段的整定計算結果如表3所示，零序電流II段保護整定計算結果如表4所示，零序電流III段保護整定計算結果如表5所示。
[0033]表1:改進電流I段保護的整定計算結果
[0034]
【權利要求】
1.一種基於微電網短路電流的保護裝置，包括微電網及短路電路保護電路，該短路電流保護電路包括若干電流速斷保護單元、分別設置在各分布式電源節點處，其特徵在於:在短路電流保護電路中設有方向性電流保護單元，所述方向性電流保護單元設置在易產生動作的保護節點，主要由功率方向閉鎖元件構成，用於消除電流速斷保護單元中雙側電源或多側電源電流保護的無選擇動作，該功率方向閉鎖元件在短路電流方向由母線流向線路時動作，開放電流保護；當短路電流方向由線路流向母線時不動作，閉鎖電流保護，構成方向性電流保護，即形成改進電流保護。
2.根據權利要求1所述的一種基於微電網短路電流的保護裝置，其特徵在於:在短路電流保護電路中設有零序電流保護單元，該零序電流保護單元包括零序電流I段速斷保護、零序電流II段保護和零序電流III段保護；零序電流I段速斷保護具有躲開下級線路出口處單相或兩相接地短路時出現的最大零序電流保護結構或躲開斷路器三相出頭不同時合閘時出現的最大零序電流保護結構；零序電流II段保護具有相間短路限時電流速斷保護結構，其啟動電流首先考慮與下級線路的零序電流速斷保護範圍的末端相配合，並帶有高出一個At的時限，以保證動作的選擇性；零序電流III段保護經電阻接地故障和相鄰元件故障的後備保護，在躲過本線路末端變壓器其他各側不相短路最大不平衡電流的前提下，力爭滿足相鄰線路末端故障時的靈敏係數要求。
3.根據權利要求1或2所述的一種基於微電網短路電流的保護裝置，其特徵在於:短路電流保護電路設置的若干電流速斷保護單元，包括過流保護I段迴路和過流保護II段迴路；過流保護I段迴路採用雙側供電系統的電流速斷保護電路結構，過流保護II段迴路採用分布式電源接入後的限時電流速斷保護電路結構，用於雙側電源網絡中的限時電流速斷保護，與下一級保護的電流速斷相配合。
4.根據權利要求3所述的一種基於微電網短路電流的保護裝置，其特徵在於:所述功率方向閉鎖元件由功率方向繼電器構成，所述短路電流保護電路包括電流繼電器和時間繼電器，以電流繼電器為主要部件構成過流保護I段迴路，以時間繼電器為主要部件構成過流保護II段迴路；由功率方向繼電器、電流繼電器、時間繼電器組成微電網短路電流保護聯動電路結構，即只有功率方向閉鎖元件和電流元件都動作以後，才能去啟動時間元件，再經過預定的延時動作後動作於跳閘。
5.根據權利要求3所述的一種基於微電網短路電流的保護裝置，其特徵在於:所述功率方向繼電器是用以判別功率方向或測定電流、電壓間相位角的繼電器；故障的方向利用短路功率的方向判定，短路功率的方向取決於保護安裝處電流、電壓之間的相位關係。
【文檔編號】H02H7/26GK203522164SQ201320666547
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月26日 優先權日:2013年10月26日
【發明者】鄧長虹, 張寅懷, 廖毅, 譚茂強, 張雪焱, 黃文濤, 莫言君, 魯麗娟, 谷新梅, 周鈺 申請人:中國能源建設集團廣東省電力設計研究院