面向中低压馈电线路的区域保护装置设计与仿真面向中低压馈电线路的区域保护装置设计与仿真
针对中低压馈线线路中分支线路众多、多端线路电流差动保护应用受限的问题,提出了一种面向中低压馈电线
路的区域保护装置,并分别对区域保护装置结构、硬件电路、保护判据进行了设计。实验仿真结果表明,所提
出的具有自适应能力的区域保护装置可有效判别保护区域内的相间故障,并对发生在馈线分支的故障实施有效
的隔离。
0 引言引言
智能电网发展战略下,随着主动配电网技术推广应用,传统配电网向着多源、网状、并网方式发展,其系统由单向固定向
着双向不确定转变;但是,导致当配电网内部发生故障时,短路电流能量的流动方向出现多种不确定因素
[1-2]
。
为解决上述问题,国内外研究人员提出了多种保护与控制方案。文献[3-4]从电流的相位角度出发,提出了基于故障电流相
位变化方式的方向电流检测法,并考虑了光照、风力以及负荷变化等不确定因素,设计了一套完整的电流相位保护方案。文献
[5-6]利用本地信息,仍沿用传统保护判据进行改进,在配电线路两端设置电流方向检测元件,实现了故障的识别与切除。文献
[7-8]利用多信息融合进行综合判别,通过获取含新能源电源的电网拓扑的实时信息,计算不同支路故障时的特征与参数,对保
护配置与定值做出针对性的修改。
但是,多端差动保护原理在我国35 kV及以下中低压馈电线路中的应用中仍受到较大限制,因此为缩短故障切除时间,提高
保护动作可靠性,缩小故障切除区域,提高配电网继电保护运行水平,本文提出了一种中低压馈电线路区域保护装置,并进行
了硬件电路与保护判据设计。仿真实验结果证明,本文设计装置能够满足现阶段配电网对于故障判别、隔离与定位的要求,在
速度和精度上相比于传统的配电网保护有了质的提升。
1 中低压馈电线路区域保护结构设计中低压馈电线路区域保护结构设计
当前配电网区域保护系统结构主要分为集中控制式和分布决策式两种形式
[9]
,综合分析配电网对继电保护的要求,本文中的
配电网区域保护采用分散式和集中式相结合的结构,如图1所示。
集中式的决策中心直接控制线路上的节点IED,每条配电线路中设置一个控制本线路中IED之间的通信规则的主站IED。在
主站的统一调控下通过光纤将线路中IED采集的线路实时运行数据在IED之间互相交换数据,实现信息共享。在多点数据的基
础上,IED设备根据广域信息保护判据实现配电网中后备保护的功能,利用多点信息实现故障元件的识别与隔离。
2 中低压馈电线路区域保护装置设计中低压馈电线路区域保护装置设计
为确保装置具有较好的兼容性,中低压馈电线路区域保护装置主要包括模拟量采集模块、开入量采集模块、主控电路模
块、动作输出模块和显示面板5部分
[10]
,其中装置结构及各模块间的关系示意图如图2所示。