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微電網(wǎng)中線路及設(shè)備的繼電保護(hù)的保護(hù)方法

rEOY_bjx_zndw ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-08-09 16:54 ? 次閱讀

本發(fā)明為一種微電網(wǎng)中線路及設(shè)備的繼電保護(hù)的保護(hù)方法,屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及繼電保護(hù)裝置中實現(xiàn)線路或者設(shè)備的保護(hù)的一種控制方法。該方法應(yīng)用于一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,其中保護(hù)方法為:首先將采集到數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較;然后,控制器判斷比較結(jié)果,并記錄比較結(jié)果的次數(shù);最后通過判斷符合跳閘調(diào)節(jié)的比較結(jié)果的次數(shù)確定是否發(fā)出跳閘信號。本發(fā)明不僅能夠在兩種模式之間切換,而且同樣具有快速速斷保護(hù)的時效性,還能夠避免錯過切換信號問題的發(fā)生,并且能夠避免誤將電網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)畸變噪聲信號判斷為切換信號問題的發(fā)生。

微電網(wǎng)(Micro-Grid)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng),是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng),既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行(連接到外部電網(wǎng)上運行),也可以孤立運行(脫離外部電網(wǎng)獨立運行)。

微電網(wǎng)的正常運行,需要繼電保護(hù)裝置進(jìn)行保駕護(hù)航。由于傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置不具備“ 并網(wǎng)運行模式-孤立運行模式”的轉(zhuǎn)換功能,因此傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置還不能適應(yīng)微電網(wǎng)的上述雙網(wǎng)切換方式;此外,微電網(wǎng)內(nèi)部有數(shù)量眾多的距離很短的分布式電源,很容易造成短路電流急劇增大,此時,如果不能及時斷開相應(yīng)回路,則對于微電網(wǎng)的安全生產(chǎn)將具有較大危害,由于傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置都是針對10KV及以上電壓的大電網(wǎng)線路應(yīng)用而設(shè)計的,在時效上難以滿足400V及以下微電網(wǎng)快速切除故障的保護(hù)需求。

針對上述兩方面問題,申請?zhí)枮?01110258295.9的發(fā)明專利《微電網(wǎng)繼電保護(hù)方法與裝置》,通過檢測微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間連接的微電網(wǎng)開關(guān)的分合閘狀態(tài),判斷微電網(wǎng)的運行狀態(tài),當(dāng)微電網(wǎng)處于孤立運行狀態(tài)時,使微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運行在微電網(wǎng)繼電保護(hù)狀態(tài),當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運行狀態(tài)時,使微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置進(jìn)入常規(guī)繼電保護(hù)模式。該發(fā)明適用于微電網(wǎng)在“ 并網(wǎng)運行模式-孤立運行模式”之間切換,針對微電網(wǎng)孤立運行時短路電流較并網(wǎng)時小、但增長更為急劇的特點,采用包含圖變量啟動和兩點計算過程的故障電流算法,可以將整個出口時間控制在3ms左右,實現(xiàn)10ms內(nèi)跳閘的出口時間,提高了快速速斷保護(hù)的時效性;然而,這種方法沒有考慮到以下兩個問題:

第一、采樣的過程有可能錯過切換信號;

第二、這種方式可能會誤將電網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)畸變噪聲信號判斷為切換信號。

以上兩個問題,還沒有查閱到相關(guān)資料能夠進(jìn)行很好地解決。

為了解決以上兩個問題,本發(fā)明設(shè)計了一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置與保護(hù)方法,不僅能夠在“ 并網(wǎng)運行模式-孤立運行模式”之間切換,而且同樣具有快速速斷保護(hù)的時效性,更重要的是,同申請?zhí)枮?01110258295.9的發(fā)明專利相比,不僅能夠避免錯過切換信號問題的發(fā)生,而且能夠避免誤將電網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)畸變噪聲信號判斷為切換信號問題的發(fā)生。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:

一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,包括2n路信號采集判別系統(tǒng),每路信號采集判別系統(tǒng)按照電信號傳遞方向依次包括第一開關(guān),采樣電路,第二開關(guān),第一保持電路,第三開關(guān),并聯(lián)設(shè)置的第一支路和第二支路;

所述第一支路包括第四開關(guān)和第二保持電路,第二支路包括第五開關(guān)和第三保持電路,減法運算電路,絕對值運算電路,電壓比較電路、第六開關(guān)和控制器,所述控制器用于控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)的通斷,接收電壓比較電路輸出的比較結(jié)果,輸出跳閘控制信號;

所述第一開關(guān)包括閉合和斷開兩種工作狀態(tài),閉合時間為20/2nms;

所述采樣電路包括運算放大器U1,運算放大器U1的同相輸入端與第一開關(guān)連接,反相輸入端與輸出端直接連接;

所述第二開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài),閉合時間不小于20/2nms,且覆蓋第一開關(guān)閉合時間;

所述第一保持電路包括運算放大器U2,運算放大器U2的同相輸入端與第一開關(guān)連接,并通過電容C2接地,反相輸入端與輸出端直接連接;

所述第五開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài);

所述第三保持電路包括運算放大器U4,運算放大器U4的同相輸入端與第三開關(guān)連接,并通過電容C4接地,反相輸入端與輸出端直接連接;

所述減法運算電路包括運算放大器U5,運算放大器U5的同相輸入端通過阻值為r1的電阻R53連接運算放大器U4的輸出端,通過阻值為r1的電阻R54接地,運算放大器U5的反相輸入端通過阻值為r1的電阻R51連接運算放大器U3的輸出端,通過阻值為r1的電阻R52連接運算放大器U5的輸出端;

所述絕對值電路包括運算放大器U6和運算放大器U7,運算放大器U6的反相輸入端通過阻值為r2的電阻R61連接運算放大器U5的輸出端,通過阻值為r2的電阻R62連接絕對值電路的輸出端,通過二極管VD1連接運算放大器U6的輸出端,運算放大器U6的輸出端通過二極管VD2連接絕對值電路的輸出端;運算放大器U6的同相輸入端通過電阻R63接地;運算放大器U7的同相輸入端通過阻值為r2的電阻R71連接運算放大器U5的輸出端,運算放大器U7的反相輸入端通過阻值為r2的電阻R72連接絕對值電路的輸出端,通過二極管VD3連接運算放大器U7的輸出端,運算放大器U7的輸出端通過二極管VD4連接絕對值電路的輸出端;

所述電壓比較電路包括運算放大器U8,運算放大器U8的反相輸入端設(shè)置閾值電壓,運算放大器U8的同相輸入端連接絕對值電路的輸出端,運算放大器U8的輸出端通過第六開關(guān)連接控制器;

第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)和第五開關(guān)在相鄰兩個周期內(nèi)的控制時序為:

S1、第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)閉合、第三開關(guān)連接第一支路、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)閉合;

S2、第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)接地、第三開關(guān)連接懸空、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)接地、第六開關(guān)斷開;

S3、第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)閉合、第三開關(guān)連接第二支路、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)閉合;

S4、第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)接地、第三開關(guān)連接懸空、第四開關(guān)接地、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)斷開。

上述微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,還包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路;

所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括運算放大器U9,運算放大器U9的反相輸入端通過電阻R91接地,通過電阻R92連接運算放大器U9的輸出端;運算放大器U9的同相輸入端通過串聯(lián)的電阻R93和電阻R94接地,輸入電流從電阻R93和電阻R94之間流入;運算放大器U9的輸出端連接第一開關(guān)。

上述微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,在不同信號采集判別系統(tǒng)中,運算放大器U8反相輸入端設(shè)置的閾值電壓不同。

所述的閾值電壓為:

一種在以上微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置上實現(xiàn)的微電網(wǎng)繼電保護(hù)方法,包括以下步驟:

步驟S1、控制器監(jiān)測每一路信號采集判別系統(tǒng)中電壓比較電路輸出的結(jié)果,從每一個信號采集判別系統(tǒng)電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的情況開始記錄;

步驟S2、以步驟S1開始記錄的時刻開始,在跳閘控制信號允許的延時時間范圍內(nèi),獲取一系列電壓比較電路輸出的結(jié)果;

步驟S3、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中,如果:

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的次數(shù)連續(xù)超過N1次,進(jìn)入步驟S4;

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的次數(shù)沒有連續(xù)超過N1次,控制器不輸出跳閘控制信號;

步驟S4、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中,如果:

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的總次數(shù)超過N2次,進(jìn)入步驟S5;

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的總次數(shù)沒有超過N2次,控制器不輸出跳閘控制信號;

步驟S5、控制器輸出跳閘控制信號。

有益效果:

第一、由于本發(fā)明也具有通過采集電壓或電流信號,并與閾值相比較來輸出跳閘控制信號的功能,因此同樣具有在“ 并網(wǎng)運行模式-孤立運行模式”之間切換的功能;

第二、由于本發(fā)明包括2n路信號采集判別系統(tǒng),對于8位控制信號,就可以實現(xiàn)256路采集,對于工頻50Hz交流電來說,只需要0 .078125ms就可以完成一次采樣,對于將36次采樣(等于申請?zhí)枮?01110258295 .9的發(fā)明專利的36次),也僅僅用時2 .8125ms,略少于申請?zhí)枮?01110258295 .9的發(fā)明專利的3ms,因此同樣具有快速速斷保護(hù)的時效性,甚至效果還有所提高;

第三、由于本發(fā)明微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置設(shè)置2n路信號采集判別系統(tǒng),在一路信號采集判別系統(tǒng)剛剛完成信號采集的瞬間,另一路信號采集判別系統(tǒng)可以直接接替信號采集工作,因此能夠做到連續(xù)采樣,避免錯過切換信號問題的發(fā)生;

第四、由于本發(fā)明微電網(wǎng)繼電保護(hù)方法中,增加了對電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的連續(xù)次數(shù)和總次數(shù)的監(jiān)測,并結(jié)合根據(jù)在非穩(wěn)態(tài)畸變噪聲信號干擾下,電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的連續(xù)次數(shù)和總次數(shù)很難超過閾值的特性,因此可以避免誤將電網(wǎng)非穩(wěn)態(tài)畸變噪聲信號判斷為切換信號問題的發(fā)生。

1 .一種微電網(wǎng)中線路及設(shè)備的繼電保護(hù)的保護(hù)方法,其特征在于:

應(yīng)用于一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,

所述一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置包括2n路信號采集判別系統(tǒng),每路信號采集判別系統(tǒng)按照電信號傳遞方向依次包括第一開關(guān),采樣電路,第二開關(guān),第一保持電路,第三開關(guān),并聯(lián)設(shè)置的第一支路和第二支路,所述第一支路包括第四開關(guān)和第二保持電路,第二支路包括第五開關(guān)和第三保持電路,減法運算電路,絕對值運算電路,電壓比較電路、第六開關(guān)和控制器,所述控制器用于控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)的通斷,接收電壓比較電路輸出的比較結(jié)果,輸出跳閘控制信號;所述第一開關(guān)包括閉合和斷開兩種工作狀態(tài),閉合時間為20/2nms;所述采樣電路包括運算放大器U1,運算放大器U1的同相輸入端與第一開關(guān)連接,反相輸入端與輸出端直接連接;所述第二開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài),閉合時間不小于20/2nms,且覆蓋第一開關(guān)閉合時間;所述第一保持電路包括運算放大器U2,運算放大器U2的同相輸入端與第一開關(guān)連接,并通過電容C2接地,反相輸入端與輸出端直接連接;所述第三開關(guān)包括連接第一支路、連接第二支路和懸空三種工作狀態(tài);所述第四開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài);所述第二保持電路包括運算放大器U3,運算放大器U3的同相輸入端與第三開關(guān)連接,并通過電容C3接地,反相輸入端與輸出端直接連接;所述第五開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài);所述第三保持電路包括運算放大器U4,運算放大器U4的同相輸入端與第三開關(guān)連接,并通過電容C4接地,反相輸入端與輸出端直接連接;所述減法運算電路包括運算放大器U5,運算放大器U5的同相輸入端通過阻值為r1的電阻R53連接運算放大器U4的輸出端,通過阻值為r1的電阻R54接地,運算放大器U5的反相輸入端通過阻值為r1的電阻R51連接運算放大器U3的輸出端,通過阻值為r1的電阻R52連接運算放大器U5的輸出端;所述絕對值電路包括運算放大器U6和運算放大器U7,運算放大器U6的反相輸入端通過阻值為r2的電阻R61連接運算放大器U5的輸出端,通過阻值為r2的電阻R62連接絕對值電路的輸出端,通過二極管VD1連接運算放大器U6的輸出端,運算放大器U6的輸出端通過二極管VD2連接絕對值電路的輸出端;運算放大器U6的同相輸入端通過電阻R63接地;運算放大器U7的同相輸入端通過阻值為r2的電阻R71連接運算放大器U5的輸出端,運算放大器U7的反相輸入端通過阻值為r2的電阻R72連接絕對值電路的輸出端,通過二極管VD3連接運算放大器U7的輸出端,運算放大器U7的輸出端通過二極管VD4連接絕對值電路的輸出端;所述電壓比較電路包括運算放大器U8,運算放大器U8的反相輸入端設(shè)置閾值電壓,運算放大器U8的同相輸入端連接絕對值電路的輸出端,運算放大器U8的.

輸出端通過第六開關(guān)連接控制器;第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)和第五開關(guān)在相鄰兩個周期內(nèi)的控制時序為:S1、第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)閉合、第三開關(guān)連接第一支路、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)閉合;S2、第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)接地、第三開關(guān)連接懸空、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)接地、第六開關(guān)斷開;S3、第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)閉合、第三開關(guān)連接第二支路、第四開關(guān)閉合、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)閉合;S4、第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)接地、第三開關(guān)連接懸空、第四開關(guān)接地、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)斷開;

微電網(wǎng)中線路及設(shè)備的繼電保護(hù)的保護(hù)方法包括以下步驟:

步驟S1、控制器監(jiān)測每一路信號采集判別系統(tǒng)中電壓比較電路輸出的結(jié)果,從每一個信號采集判別系統(tǒng)電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的情況開始記錄;

步驟S2、以步驟S1開始記錄的時刻開始,在跳閘控制信號允許的延時時間范圍內(nèi),獲取一系列電壓比較電路輸出的結(jié)果;

步驟S3、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中,如果:

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的次數(shù)連續(xù)超過N1次,進(jìn)入步驟S4;

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的次數(shù)沒有連續(xù)超過N1次,控制器不輸出跳閘控制信號;

步驟S4、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中,如果:

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的總次數(shù)超過N2次,進(jìn)入步驟S5;

電壓比較電路中輸入電壓大于閾值電壓的總次數(shù)沒有超過N2次,控制器不輸出跳閘控制信號;

步驟S5、控制器輸出跳閘控制信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,其特征在于,還包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路;

所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括運算放大器U9,運算放大器U9的反相輸入端通過電阻R91接地,通過電阻R92連接運算放大器U9的輸出端;運算放大器U9的同相輸入端通過串聯(lián)的電阻R93和電阻R94接地,輸入電流從電阻R93和電阻R94之間流入;運算放大器U9的輸出端連接第一開關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,其特征在于,在不同信號采集判別系統(tǒng)中,運算放大器U8反相輸入端設(shè)置的閾值電壓不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置,其特征在于,所述的閾值電壓為:

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    發(fā)表于 07-07 07:37

    繼電保護(hù)規(guī)程匯編

      3~110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運行整定規(guī)程   220~500kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則   220~500kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運行整
    發(fā)表于 09-28 08:31 ?54次下載
    <b class='flag-5'>繼電保護(hù)</b>規(guī)程匯編

    電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理

    電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理
    發(fā)表于 01-17 19:43 ?26次下載

    智能電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的在線重構(gòu)

    現(xiàn)代智能電網(wǎng)的發(fā)展要求繼電保護(hù)系統(tǒng)具有更大的靈活性和可靠性。結(jié)合智能電網(wǎng)的特點分析了現(xiàn)有繼電保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在的問題 ,提出了在未來智能電網(wǎng)
    發(fā)表于 10-25 15:02 ?6次下載
    智能<b class='flag-5'>電網(wǎng)</b><b class='flag-5'>繼電保護(hù)</b>系統(tǒng)的在線重構(gòu)

    繼電保護(hù)在線狀態(tài)檢修

    決策信息模型,對影響繼電保護(hù)功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行在線狀態(tài)評價。然后根據(jù)評價的結(jié)果開展設(shè)備狀態(tài)檢修工作。最后提出了繼電保護(hù)運行環(huán)境溫濕度和光纖回路收發(fā)信功率狀態(tài)在線檢測的實現(xiàn)方法和狀態(tài)評價
    發(fā)表于 03-12 16:26 ?0次下載
    <b class='flag-5'>繼電保護(hù)</b>在線狀態(tài)檢修

    電網(wǎng)繼電保護(hù)數(shù)字仿真

    繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)安全運行的必要保障,對其進(jìn)行分析與研究具有十分重要的意義。 在進(jìn)行繼電保護(hù)裝置開發(fā)時,為了驗證所設(shè)計的繼電保護(hù)方案的正確性,通常采用的方法是將編譯的程序燒寫至控制
    發(fā)表于 04-13 10:38 ?0次下載
    配<b class='flag-5'>電網(wǎng)</b><b class='flag-5'>繼電保護(hù)</b>數(shù)字仿真

    繼電保護(hù)有什么作用?繼電保護(hù)是什么意思?

    繼電保護(hù)有什么作用?繼電保護(hù)是什么意思? 繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中重要的組成部分,它主要是用于在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障或異?,F(xiàn)象時,及時切斷故障部分電路,保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運行,同時
    的頭像 發(fā)表于 09-27 16:00 ?3912次閱讀

    繼電保護(hù)充電保護(hù)的作用及投退原則方法

    繼電保護(hù)充電保護(hù)是電力系統(tǒng)中一種重要的保護(hù)方式,主要用于保護(hù)電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備線路,防止因故
    的頭像 發(fā)表于 07-05 10:36 ?2665次閱讀

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