基於goose信息的微網繼電保護策略選擇方法
2023-07-20 20:36:51 1
專利名稱：基於goose信息的微網繼電保護策略選擇方法
技術領域：
本發明公開了基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法,屬於電力系統自動化的技術領域。
背景技術：
電網的持續、穩定、可靠運行，離不開繼電保護裝置的支持。一旦有故障發生，保護裝置能夠迅速、可靠地檢測到故障分量，判斷故障區域，就近跳開開關，隔離故障區域，儘量減小停電範圍。傳統的繼電保護裝置採用的都是「離線整定」的方案，採集就地或區域內元件的電壓、電流和部分開關量，經過計算得到一些反映系統狀況的運行參數，然後與離線計算的定值進行比較，滿足動作條件就按照整定好的動作時間出口跳閘信號。這些裝置只能採集本地和就近信息，反映的只是局部有限的運行狀態，難以反映微網複雜多變的工作狀態；各保護裝置之間只有通過狀態門檻值、動作延時相互配合，缺乏相互協調、優化，對運行方式的適應性差 ，難以滿足微網保護的功能需求。微網是由分布電源、儲能元件和就近的負載組成的微型電網，分布式能源的接入，使微網具有以下特點:
1)改變了傳統低壓電網內單一的功率流向，故障電流大小和方向由微網拓撲結構決定，受分布式電源工作狀態影響；
2)由於逆變器接口的限過流功能，使微網在孤網模式下的故障電流比併網模式小得
多；
3)孤網模式下的微網，主要由逆變器接口的分布式能源維持電網電能質量，由於它們的轉動慣量相較大型發電機組小得多，因此系統的穩定性較差；
4)由風光等新能源組成的分布式能源，受天氣條件制約不具備持續穩定的供電能力，經常進行投退操作，改變微網功率流向；
一套成熟可靠的微網保護方案，要能夠適應微網內複雜的功率流向，適應微網並離網的不同工作模式，適應分布式能源投退導致的微網運行狀態變化。微網保護的這些功能需求，決定了傳統繼電保護離線整定定值的方案不再適用，必須建立保護裝置與終端設備之間的通信聯繫，及時掌握微網運行方式和狀態，配置適應微網不同運行方式的自適應保護策略。對於具有多個分布式電源的微網來說，中央決策單元常常因為不能準確獲得分布式電源投退狀況，進而不能掌握微網的運行狀態，就不能調整到相適應的保護策略，存在保護誤動或者拒動的缺陷。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法。本發明為實現上述發明目的採用如下技術方案:基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，包括如下步驟:
步驟1，在微網關鍵測點布局智能終端，智能終端將採集的電網實時數據以SV信息的方式傳輸至中央決策單元，將分布式電源投退狀態和微網並離網狀態以GOOSE信息的方式傳輸至中央決策單元；
步驟2，中央決策單元根據步驟I所述的GOOSE信息識別微網運行狀態，選擇與當前微網運行狀態相對應的保護策略，同時以GOOSE信息的方式通知智能終端也採取與當前微網運行狀態相對應的保護策略；
步驟3，智能終端根據接收到的GOOSE信息，調整到與當前微網運行狀態相對應的保護策略。所述基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，所述步驟2中，中央決策單元根據步驟I所述的GOOSE信息利用如下方法識別微網運行狀態:根據分布式電源處的智能終端上傳的開關位置信息識別分布式電源投退狀態，根據聯絡開關處的智能終端上傳的開關位置信息識別微網並離網狀態。所述基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法中，步驟2所述的保護策略存儲在中央決策單元和智能終端中，是在不同運行方式下對微網進行短路實驗後制定好與當前微網運行狀態相對應的保·護策略。所述基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，設定智能終端重發 GOOSE信息的次數和延時，使得開關變位事件發生後在延時時段內多次發送。所述基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，步驟2和步驟3中，
中央決策單元和智能終端在調整保護策略的同時，閉鎖保護裝置出口。本發明採用上述技術方案，具有以下有益效果:
(1)利用廣域測量系統掌握整個微網的運行狀態，改變了傳統保護只監測單個元件狀態的局面，從全局的角度出發得到了作用於整個微網的保護策略；
(2)通過GOOSE信息傳輸分布式電源投退狀態信息、微網運行模式信息，GOOSE通信的重發機制可以保證開關變位等重要事件被檢測到，避免通信問題造成的保護誤動和拒動，提高了保護系統可靠性；
(3)智能終端作為最後一道防線，只在中央決策單元失去保護功能時才會動作，提高了整個保護系統的可靠性。
圖1為基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法的示意圖。圖中標號說明:KBl至KBlO為第一智能終端至第十智能終端、KG為快速開關。圖2為監測區域內故障時跳閘示意圖。圖3為監測區域外故障時跳閘示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明:
計算機和通信技術的快速發展，使廣域信息交互成為可能。近年來，WAMS (Wide AreaMeasurement System,廣域測量系統)的出現為電力系統繼電保護設計提供了一個全新的思路。利用廣域測量系統通過布局全網關鍵測點的測量單元，實現對全網主要數據的實時高速率採集，能夠及時獲得並掌握電網運行的動態過程。本發明採用集測量、跳閘操作、就地過流保護功能於一體的智能終端作為測量單元。智能終端將採集的電網實時數據、開關變位等變電站事件、分布式電源投退狀態信息傳輸至中央決策單元，執行中央決策單元發出的跳閘指令，並可提供過流保護作為就地後備保護。如圖1所示，微網包括能量儲能系統、模式控制器、中央決策單元、第一智能終端KBl至第十智能終端KB10、快速開關KG。基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，包括如下步驟:
步驟1，基於廣域測量系統採集數據:在微網關鍵測點布局智能終端，智能終端將採集的電網實時數據以SV信息的方式傳輸至中央決策單元，將分布式電源投退狀態和微網並離網狀態以GOOSE信息的方式傳輸至中央決策單元。智能終端通過設定GOOSE信息的重發次數和重發延時，保證開關變位等重要事件被檢測到，避免通信漏幀等原因造成的保護誤動或拒動。GOOSE信息的優先級設定和低延時性能可以保證重要的變位事件被迅速檢測到，保證保護的快速動作。步驟2，中央決策單元根據接收的GOOSE信息識別微網運行狀態，選擇與當前微網運行狀態相對應的保護策略，同時以GOOSE信息的方式通知智能終端也採取與當前微網運行狀態相對應的保護策略。具體方法是:根據聯絡開關處的智能終端上傳的開關位置信息識別微網的並離網狀態，用O表示微網處於離網模式，用I表示微網處於併網模式；根據分布式電源處的智能終端上傳的開關位置信息識別分布式電源投退狀態，用O表示分布式電源退出，用I表示分布式電源投入。圖1所示的微網中有3路儲能蓄電池，I路光伏，I路風機。電池和光伏都是逆變器型電源，風機為異步發電機，它們的短路特性是不同的。微網在並離網運行模式下的短路電流也有很大差別。用一個6位二進位數表示微網運行狀態，其中第一位為微網運行模式，2至4位為3路儲能蓄電池狀態，第5位為光伏狀態，最後一位是風機狀態。假設併網下 3路電池、光伏和風機都投入時的微網運行狀態為111111。如果風機退出，微網運行狀態就是111110。所述的保護策略應是事先進行各種工況下的短路實驗，得到微網不同工作狀態下對應的過流保護定值，存儲在中央決策單元和智能終端中。中央決策單元在調整保護策略的同時，閉鎖保護裝置出口。步驟3，智能終端根據接收到的GOOSE信息，調整到與當前微網運行狀態相對應的保護策略。智能終端在調整保護策略的同時，閉鎖保護裝置出口。對於監測區域內故障，由區域保護裝置配置的差動保護為主保護，過流保護為後備保護進行檢測；對於監測區域外故障，採用過流保護進行檢測。差動保護的原理簡單可靠，不依賴動作定值，選擇性好，能夠適應微網各種運行狀態，但是無法檢測到區域外故障。過流保護既能檢測到區域外的故障，在區域內發生故障時還能作為差動主保護的後備保護，因此也是必不可少的。假定有區內故障發生在圖1所示的Fl處，在差動主保護與過流後備保護的組合策略下，由中央決策單元檢測故障並向智能終端下發跳閘指令。當中央決策單元發生裝置故障或通信故障時，由智能終端配置的就地過流保護檢測故障並完成跳閘，具體的動作邏輯如圖2所示；
假定有區外故障發生在圖1所示的F2處，由中央決策單元配置的過流保護檢測故障並向智能終端下發跳閘指令。當中央決策單元發生裝置故障或通信故障時，由智能終端配置的就地過流保護檢測故障並完成跳閘，具體的動作邏輯如圖3所示。上述保護策略的組合方式僅為本發明的一個具體實例，應用到工程中還應結合微網的實際情況採取相適應的保護策略組合方式。綜上所述，本發明具有以下有益效果:
(I)利用廣域測量系統掌握整個微網的運行狀態，改變了傳統保護只監測單個元件狀態的局面，從全局的角度出發得到了作用於整個微網的保護策略。(2)通過GOOSE信息傳輸分布式電源投退狀態信息、微網運行模式信息，GOOSE通信的重發機制可以保證開關變位等重要事件被檢測到，避免通信問題造成的保護誤動和拒動，提聞了保護系統可罪性。(3)智能終端作為最 後一道防線，只在中央決策單元失去保護功能時才會動作，提高了整個保護系統的可靠性。
權利要求
1.基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟1，在微網關鍵測點布局智能終端，智能終端將採集的電網實時數據以SV信息的方式傳輸至中央決策單元，將分布式電源投退狀態和微網並離網狀態以GOOSE信息的方式傳輸至中央決策單元； 步驟2，中央決策單元根據步驟I所述的GOOSE信息識別微網運行狀態，選擇與當前微網運行狀態相對應的保護策略，同時以GOOSE信息的方式通知智能終端也採取與當前微網運行狀態相對應的保護策略； 步驟3，智能終端根據接收到的GOOSE信息，調整到與當前微網運行狀態相對應的保護策略。
2.根據權利要求1所述的基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，其特徵在於，所述步驟2中，中央決策單元根據步驟I所述的GOOSE 信息利用如下方法識別微網運行狀態:根據分布式電源處的智能終端上傳的開關位置信息識別分布式電源投退狀態，根據聯絡開關處的智能終端上傳的開關位置信息識別微網並離網狀態。
3.根據權利要求1或2所述的基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，其特徵在於，所述步驟2所述的保護策略存儲在中央決策單元和智能終端中，是在不同運行方式下對微網進行短路實驗後制定好與當前微網運行狀態相對應的保護策略。
4.根據權利要求2所述的基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，其特徵在於，設定智能終端重發GOOSE信息的次數和延時，使得開關變位事件發生後在延時時段內多次發送。
5.根據權利要求3所述的基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，其特徵在於，所述步驟2和步驟3中，中央決策單元和智能終端在調整保護策略的同時，閉鎖保護裝置出□。
全文摘要
本發明公開了基於GOOSE信息的微網繼電保護策略選擇方法，屬於電力系統自動化的技術領域。所述微網繼電保護策略選擇方法將分布式電源投退狀態、微網運行模式構成GOOSE信息，中央決策單元根據GOOSE信息選擇應對微網不同運行狀態的保護策略。本發明利用廣域測量系統掌握整個微網的運行狀態，改變了傳統保護只監測單個元件狀態的局面，從全局的角度出發得到了作用於整個微網的保護策略，提高了微網保護系統的可靠性。
文檔編號H02J13/00GK103219800SQ201310125770
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月12日 優先權日2013年4月12日
發明者翟篤慶, 張雪松, 朱承志, 吉小鵬, 吳家宏, 喬峰, 劉千傑, 汪科, 黃巍松, 金強 申請人:南京四方億能電力自動化有限公司