[发明专利]一种基于电流频率差的含DFIG配电网的方向保护方法

摘要

本发明公开了一种基于电流频率差的含DFIG配电网的方向保护方法，首先通过仿真实验得到判断故障的电流频率差标准Hset，然后测量装有分布式风电的电路处电流的频率，将其与正常工作时电流频率50Hz的差值与Hset对比变来判别故障的位置，在保护方法的死区时，采用传统的方向识别方法，进而进行方向保护。本发明的方法可以正确可靠且快速的实现对含DFIG的配电网的方向保护，而且不需要电压的测量装置，保护方法简单、实施方便。此外，本发明的保护方法能够很好的解决传统电流保护在分布式电源弱馈情况下的据动问题，可以普遍适用于智能电网广泛接入风电的情况。

主权项

一种基于电流频率差的含DFIG的配电网的方向保护方法，其特征在于，采用的保护系统结构包括电源(1)，其通过降压变压器(2)连接到第一母线(3)处，从第一母线(3)处引出第一馈线(24)和第二馈线(25)；在第一馈线(24)上设置有第二母线(4)，在第二馈线(25)上依次平行设置有第三母线(5)、第四母线(6)、第五母线(7)，DFIG(12)通过升压变压器(11)接入到第四母线(6)上；在第一母线(3)的出口处第二馈线(25)上设置有第一断路器(19)和检测第一断路器(19)处电流值的第一电流互感器(13)，第一断路器(19)与第一断路器动作控制器(26)相连接，第一电流互感器(13)和第一断路器动作控制器(26)均与第一可编程处理器(8)连接；在第三母线(5)出口处设置有第二断路器(20)和检测第二断路器(20)处电流值的第二电流互感器(14)，第二断路器(20)与第二断路器动作控制器(27)相连接，第二电流互感器(14)和第二断路器动作控制器(27)均与第二可编程处理器(9)连接；在第四母线(6)出口处设置有第三断路器(21)，在第一母线(3)的出口处第一馈线(24)上设置有第四断路器(22)，在第四母线(6)反向出口处设置有分布式风电接口出口断路器(23)和检测分布式风电接口出口断路器(23)处电流值的第三电流互感器(15)，分布式风电接口出口断路器(23)与第三断路器动作控制器(28)相连接，第三电流互感器(15)和第三断路器动作控制器(28)均与第三可编程处理器(10)连接；其方向保护的方法，按照以下步骤实施：步骤1：采用PSCAD仿真实验模拟配电网第一母线(3)与第三母线(5)之间发生的不同类型的故障，将得到的故障电流暂态数据导入matlab程序，通过Prony算法计算出不同故障下第一断路器(19)处、第二断路器(20)处与分布式风电接口出口断路器(23)处电流的主频率，将配电网正常工作时与发生故障时第一断路器(19)处、第二断路器(20)处与分布式风电接口出口断路器(23)处电流的主频率对比，得到电流频率差值判断标准值Hset＝2Hz；步骤2：通过第一电流互感器(13)、第二电流互感器(14)、第三电流互感器(15)分别采集第一断路器(19)、第二断路器(20)、分布式风电接口出口断路器(23)处的电流值，并将测得的电流值分别传递到第一可编程处理器(8)，第二可编程处理器(9)，第三可编程处理器(10)，进行数据处理，具体过程为：2.1，首先采用Prony算法计算得出第一断路器(19)、第二断路器(20)、分布式风电接口出口断路器(23)处的电流值对应的电流主频率值，分别记为f1、f2、f3；2.2，然后分别计算f1、f2、f3与配电网正常工作时的电流主频率50Hz的差值，将差值的绝对值与Hset进行比较，判断故障方向；其中，判断故障方向的具体方法为：当风速大于11m/s或小于10.5m/s时，故障方向判断方法如下：(1)因为|f1‑50|<Hset，判别故障发生在第一断路器(19)的下游；(2)当|f2‑50|≥Hset时，判断故障发生在第二断路器(20)的上游；当|f2‑50|＜Hset，判断为故障发生在第二断路器(20)的下游；(3)当|f3‑50|≥Hset时，判断故障发生在分布式风电接口出口断路器(23)的上游；当|f3‑50|＜Hset，判断故障发生在分布式风电接口出口断路器(23)的下游；当风速为10.5～11m/s之间时，故障方向判断方法如下：此时，上述故障方向判断方法失效，利用传统电流方向判别方法判断故障方向；步骤3：第一可编程处理器(8)，第二可编程处理器(9)，第三可编程处理器(10)根据步骤2的故障方向的判断结果分别发出调控指令至第一断路器动作控制器(26)、第二断路器动作控制器(27)、第三断路器动作控制器(28)来控制第一断路器(19)、第二断路器(20)、分布式风电接口出口断路器(23)动作方式，实现了含DFIG的配电网的方向保护。