[发明专利]基于GOOSE的自适应级联方向闭锁继电保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能配电网的保护方法，尤其是涉及一种基于GOOSE的自适应级联方向闭锁继电保护方法。

背景技术

传统配电网采用辐射形拓扑，并由单侧电源供电，其继电保护也是以此架构为基础而设计。

然而对于接入大量分布式电源(Distributed Generation，DG)的智能配电网，运行特性将发生明显改变，例如功率双向流动、环形供电以及短路电流特征的变化等。由于故障点双端均有故障电流流入，将造成故障电流流经沿途各处保护误动，这对现有保护系统带来了很大挑战。

根据保护原理是否依赖于通信技术，可将现有的智能配电网保护方案分为两大类。第一类保护方案仅利用站内所采集的信息，由于不依赖站间通信，故在可靠性与成本方面有明显优势。但由于配电网地理分布区域小、线路短，使得无论采用电压、电流、阻抗或导纳等相量作为特征量，定值配合都非常困难，难以正确识别区内外故障。而对于仅利用线路单端电气量的无通道保护，对于含分布式电源的闭环配电网，系统不平衡度原理不适用于对称性故障，而电流二次突变量原理又存在整定困难。所以，对于对称故障以及不同DG渗透率等情况，该方案的自适应性与可靠性仍需做进一步研究。

第二类保护方案需要各级保护之间利用通信交换实时信息。根据所交换信息的类型，又可以分为两类。一类交换模拟量信息，如利用数字式差动保护原理实现微电网保护。但该方案需要克服同步采样、双/多端实时交互大量采样信息、配电网内设备差异较大等问题，近期实用化具有很大困难。另一类仅交换逻辑量信息，如保护的方向判别结果，由于无需同步采样且对通信带宽要求低，具备更高的实用性。但其对于配网变电站低压侧母线和微网公共连接点处发生故障没有很好的解决办法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种保证系统安全可靠运行、适用性好的基于GOOSE的自适应级联方向闭锁继电保护方法(GOOSE-based Adaptive Directional Interlocking Scheme，简称GADIS)。该方法能适应含多个微网的闭环配电网，在配电网线路和母线、微网内部母线以及配电网公共连接点等处发生故障时，皆能快速切除故障。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于GOOSE的自适应级联方向闭锁继电保护方法，该方法利用自适应级联方向闭锁策略实现含分布式电源接入的智能配电网的继电保护，所述的智能配电网内设有多套保护单元，所述的多套保护单元间通过GOOSE协议传递闭锁信号，所述的保护单元包括方向元件、过流元件、方向比较器、发送虚端子和接收虚端子；所述的方法具体包括以下步骤：

1)根据初始闭锁方向整定规则设定各保护单元的初始闭锁方向；

2)方向元件判别当前故障电流方向，方向比较器将其与初始闭锁方向进行比较，判断二者方向是否相同，若是，则执行步骤3)，若否，则通过发送虚端子输出与初始闭锁方向同方向的闭锁信号；

3)方向比较器通过发送虚端子输出与初始闭锁方向反方向的闭锁信号；

4)接收虚端子判断是否接收到闭锁信号，若是，则闭锁，若否，则执行步骤5)；

5)过流元件判断当前故障电流是否超过本地过流保护起动定值，若是，则发出跳闸信号。

所述的发送虚端子和接收虚端子设有两组、四个，分别向线路上、下游发送闭锁信号。

所述的初始闭锁方向整定规则具体为：

A、环网中线路断路器的保护单元初始闭锁方向为从下游(远离变电站)指向上游(靠近变电站)；

B、DG并网断路器的保护单元初始闭锁方向为从线路指向DG；

C、配电变电站断路器的保护单元初始闭锁方向为指向大电网。

所述的智能配电网发生异常时，通过以下方式处理：

a、保护单元利用GOOSE的心跳报文机制进行信道自检，一旦检测到通信失效，则自主增大跳闸信号的出口延时定值，同时发送告警信号，当检测到通信正常后，保护单元瞬时将跳闸信号的出口延时定值返回原始值；

b、若断路器失灵，则失灵元件动作，通知方向比较元件停止发送闭锁信号；

c、若保护单元的电压互感器二次回路断线，导致保护单元的过流元件无法启动，则断线检测模块动作，通知方向比较元件停止发送闭锁信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)适应性。能适应含多微网的配电网，支持闭环运行方式，允许配电网工作于孤岛、并网两种模式，并在故障后尽可能减少停电范围。