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

1、<p>　　發(fā)明專利｜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</p><p>　　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(shí)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)

2、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(shí)效性，還能夠避免錯(cuò)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。</p><p>　　申請人 國網(wǎng)山東省電力公司平度市供電公司</p><p><b>　　明人 劉義</b></p><p><b>　　技術(shù)領(lǐng)域

3、</b></p><p>　　本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微電網(wǎng)中線路及設(shè)備的繼電保護(hù)的保護(hù)方法。本案為專利申請?zhí)枮?01610784322.9一種微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置與保護(hù)方法的分案，申請日為2016年8月31日。</p><p><b>　　背景技術(shù)</b></p><p>　　微電網(wǎng)(Micro-Grid)是指由分布

4、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(gè)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(yùn)行(連接到外部電網(wǎng)上運(yùn)行)，也可以孤立運(yùn)行(脫離外部電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行)。</p><p>　　微電網(wǎng)的正常運(yùn)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(yùn)行模式-孤立運(yùn)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

5、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(shí)，如果不能及時(shí)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(jì)的，在時(shí)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。</p><p>　　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

6、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(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)微電網(wǎng)處于孤立運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，使微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)時(shí)，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(yùn)行模式-孤立運(yùn)行模式”之間切換，針對微電網(wǎng)孤立運(yùn)行時(shí)短路電流較并網(wǎng)時(shí)小、但增長更為急劇的特點(diǎn)，采用包含圖變量啟動(dòng)和兩點(diǎn)計(jì)算過程的故障電流算法，可以將整個(gè)出口時(shí)間控制在3ms左右，實(shí)現(xiàn)10ms內(nèi)跳閘的出口時(shí)間，提高了

7、快速速斷保護(hù)的時(shí)效性;然而，這種方法沒有考慮到以下兩個(gè)問題：</p><p>　　第一、采樣的過程有可能錯(cuò)過切換信號;</p><p>　　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。</p><p>　　以上兩個(gè)問題，還沒有查閱到相關(guān)資料能夠進(jìn)行很好地解決。</p><p><b>　　發(fā)明內(nèi)容</b>

8、;</p><p>　　為了解決以上兩個(gè)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)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(yùn)行模式-孤立運(yùn)行模式”之間切換，而且同樣具有快速速斷保護(hù)的時(shí)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(cuò)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。</p><p>　　本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

9、</p><p>　　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;</p><p>　　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(yùn)算電路，絕對值運(yùn)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)、

10、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;</p><p>　　所述第一開關(guān)包括閉合和斷開兩種工作狀態(tài)，閉合時(shí)間為20/2nms;</p><p>　　所述采樣電路包括運(yùn)算放大器U1，運(yùn)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;</p><p>　　所述第二開關(guān)包括閉合和接地兩

11、種工作狀態(tài)，閉合時(shí)間不小于20/2nms，且覆蓋第一開關(guān)閉合時(shí)間;</p><p>　　所述第一保持電路包括運(yùn)算放大器U2，運(yùn)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;</p><p>　　所述第五開關(guān)包括閉合和接地兩種工作狀態(tài);</p><p>　　所述第三保持電路包括運(yùn)算放大器U4，運(yùn)算放大器U4的同相輸入端與第三開

12、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;</p><p>　　所述減法運(yùn)算電路包括運(yùn)算放大器U5，運(yùn)算放大器U5的同相輸入端通過阻值為r1的電阻R53連接運(yùn)算放大器U4的輸出端，通過阻值為r1的電阻R54接地，運(yùn)算放大器U5的反相輸入端通過阻值為r1的電阻R51連接運(yùn)算放大器U3的輸出端，通過阻值為r1的電阻R52連接運(yùn)算放大器U5的輸出端;</p><p>　　所述絕對值

13、電路包括運(yùn)算放大器U6和運(yùn)算放大器U7，運(yùn)算放大器U6的反相輸入端通過阻值為r2的電阻R61連接運(yùn)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(yùn)算放大器U6的輸出端，運(yùn)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(yùn)算放大器U6的同相輸入端通過電阻R63接地;運(yùn)算放大器U7的同相輸入端通過阻值為r2的電阻R71連接運(yùn)算放大器U5的輸出端，運(yùn)算放大器U7的反相輸入端通過阻值為r

14、2的電阻R72連接絕對值電路的輸出端，通過二極管VD3連接運(yùn)算放大器U7的輸出端，運(yùn)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;</p><p>　　所述電壓比較電路包括運(yùn)算放大器U8，運(yùn)算放大器U8的反相輸入端設(shè)置閾值電壓，運(yùn)算放大器U8的同相輸入端連接絕對值電路的輸出端，運(yùn)算放大器U8的輸出端通過第六開關(guān)連接控制器;</p><p>　　第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第

15、四開關(guān)和第五開關(guān)在相鄰兩個(gè)周期內(nèi)的控制時(shí)序?yàn)椋?lt;/p><p>　　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;</p><p>　　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;</p><p>　　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)

16、閉合、第五開關(guān)閉合、第六開關(guān)閉合;</p><p>　　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。</p><p>　　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;</p><p>　　所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器U9，運(yùn)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(yùn)算放大器U9的輸出端

17、;運(yùn)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(yùn)算放大器U9的輸出端連接第一開關(guān)。</p><p>　　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(yùn)算放大器U8反相輸入端設(shè)置的閾值電壓不同。</p><p><b>　　所述的閾值電壓為：</b></p><p>　　一種在以

18、上微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置上實(shí)現(xiàn)的微電網(wǎng)繼電保護(hù)方法，包括以下步驟：</p><p>　　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(gè)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;</p><p>　　步驟S2、以步驟S1開始記錄的時(shí)刻開始，在跳閘控制信號允許的延時(shí)時(shí)間范圍內(nèi)，獲取一系列電壓比較電路輸出的結(jié)果;</p><p

19、>　　步驟S3、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中，如果：</p><p>　　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;</p><p>　　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;</p><p>　　步驟S4、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中，如果：</p><

20、;p>　　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;</p><p>　　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;</p><p>　　步驟S5、控制器輸出跳閘控制信號。</p><p><b>　　有益效果：</b></p><p>　　第一、

21、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(yùn)行模式-孤立運(yùn)行模式”之間切換的功能;</p><p>　　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(shí)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

22、時(shí)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(shí)效性，甚至效果還有所提高;</p><p>　　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(cuò)過切換信號問題的發(fā)生;</p><p>　　第

23、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。</p><p><b>　　發(fā)明要點(diǎn)簡析：</b></p><p>　　1 .一種微電網(wǎng)中

24、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(yùn)算電路，絕對值運(yùn)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

25、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(shí)間為20/2nms;所述采樣電路包括運(yùn)算放大器U1，運(yùn)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(shí)間不小于20/2nms，且覆蓋第一開關(guān)閉合時(shí)間;所述第一保持電路包括運(yùn)算放大器U2，運(yùn)算放大器U2的同相輸入端與第一開關(guān)連接，并通過電容

26、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</p><p>　　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：</p><p>　　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(gè)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;</p><p>　　步驟S

27、2、以步驟S1開始記錄的時(shí)刻開始，在跳閘控制信號允許的延時(shí)時(shí)間范圍內(nèi)，獲取一系列電壓比較電路輸出的結(jié)果;</p><p>　　步驟S3、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中，如果：</p><p>　　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;</p><p&

28、gt;　　步驟S4、判斷這一系列電壓比較電路輸出結(jié)果中，如果：</p><p>　　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;</p><p>　　步驟S5、控制器輸出跳閘控制信號。</p><p>　　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

29、，還包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路;</p><p>　　所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器U9，運(yùn)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(yùn)算放大器U9的輸出端;運(yùn)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(yùn)算放大器U9的輸出端連接第一開關(guān)。</p><p>　　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