有源配电网单相接地保护方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种有源配电网单相接地保护方法和系统。

背景技术

配电网网架结构复杂、运行方式多变、中性点接地方式多样，而且近些年大量分布式电源接入配电网，致使单相接地保护的适应性不足。

针对小电流接地系统单相接地故障隔离问题，电力公司要求配电终端需具备小电流接地保护功能，该保护功能目前普遍采用暂态或稳态零序功率方向原理，均基于零序电流、电压的方向。由于配电网运行方式经常发生变化，运行方式的变化会改变线路的主供电源，进而影响单相接地保护的动作正方向。为自适应运行方式的变化，单相接地保护可以根据潮流方向自动调整其动作的正方向或零序电流极性，当大规模分布式电源接入时，线路潮流方向可能反向，进而造成单相接地保护的不正确动作。传统方案无法适应高比例分布式电源的接入，单相接地保护的正确性低，无法满足有源配电网建设的需求。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种有源配电网单相接地保护方法和系统。

为实现上述目的，本发明提供一种有源配电网单相接地保护方法，包括：

配电终端实时采集线路三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并计算线路的有功功率P；

按照固定时间间隔T

根据有功功率曲线统计数据，统计数据包括日平均有功功率、夜间平均有功功率、全天正向有功时间、全天反向有功时间、夜间正向有功时间和夜间反向有功时间数据；

基于统计数据计算单相接地保护动作方向补偿系数D

检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，通过单相接地保护动作方向补偿系数D

根据本发明的一个方面，检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，基于零序电压和零序电流计算暂态零序方向和稳态零序方向，并利用单相接地保护动作方向补偿系数D

根据本发明的一个方面，所述单相接地保护动作方向补偿系数D

式中：N为24小时内配电终端记录的有功功率曲线点数。

根据本发明的一个方面，所述单相接地保护动作方向补偿系数D

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

根据本发明的一个方面，所述单相接地保护动作方向补偿系数D

根据本发明的一个方面，所述单相接地保护动作方向补偿系数D

根据本发明的一个方面，所述单相接地保护的动作条件为：

补偿后的暂态零序功率方向或稳态零序功率方向为正，至少满足下式之一：

式中：tz为单相接地故障暂态持续时间，取2ms；i

根据本发明的一个方面，检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，根据零序电流补偿系数k

根据本发明的一个方面，当线路的日平均有功功率为负时，零序电流补偿系数k

式中：N为24小时内配电终端记录的有功功率曲线点数。

根据本发明的一个方面，当线路的夜间平均有功功率为负时，零序电流补偿系数k

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

根据本发明的一个方面，当全天反向有功时间大于全天正向有功时间时，零序电流补偿系数k

根据本发明的一个方面，当夜间反向有功时间大于夜间正向有功时间时，零序电流补偿系数k

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

根据本发明的一个方面，所述单相接地保护的动作条件为：基于补偿后的零序电流与零序电压计算出的暂态零序功率或稳态零序无功功率大于零，至少满足下式之一：

式中：tz为单相接地故障暂态持续时间，取2ms；i

为实现上述目的，本发明还提供一种有源配电网单相接地保护系统，包括：

有功功率计算模块，配电终端实时采集线路三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并计算线路的有功功率P；

有功功率曲线生成模块，按照固定时间间隔T

数据统计模块，根据有功功率曲线统计数据，统计数据包括日平均有功功率、夜间平均有功功率、全天正向有功时间、全天反向有功时间、夜间正向有功时间和夜间反向有功时间数据；

补偿系数计算模块，基于统计数据计算单相接地保护动作方向补偿系数D

故障判断保护模块，检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，通过单相接地保护动作方向补偿系数D

为实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的有源配电网单相接地保护方法。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的有源配电网单相接地保护方法。

根据本发明的方案，本发明通过对线路有功功率数据进行统计，并且基于统计数据对单相接地保护的动作方向或者零序电流进行补偿，利用补偿后的数据进行单相接地故障判别，提升了判别的准确性。

根据本发明的方案，当发生单相接地故障时，配电终端结合动作方向补偿系数或者零序电流补偿系数计算暂态零序功率方向和稳态零序功率方向，当零序功率方向满足动作条件时，则判断本线路下游发生单相接地故障，配电终端经延时跳闸或告警。本发明可以自适应配电线路运行方式的变化，并且克服了分布式电源的接入对配电终端单相接地保护的影响，满足有源配电网建设需求，具有很好的工程应用价值。该方法能够适应大规模分布式电源接入的发展趋势，助力电力系统的构建。

根据本发明的方案，本发明能够适应高比例分布式电源的接入，提升单相接地保护的正确性，满足有源配电网建设的需求。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施例的有源配电网单相接地保护方法的流程图；

图2示意性表示根据本发明的另一种实施例的有源配电网单相接地保护方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。

图1示意性表示根据本发明的一种实施例的有源配电网单相接地保护方法的流程图。如图1所示，在本实施例中，提供一种有源配电网单相接地保护方法：配电终端利用线路有功功率的统计数据对单相接地保护的动作正方向进行补偿，并按照补偿后的动作正方向判别单相接地故障，具体包括：

配电终端实时采集线路三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并计算线路的有功功率P；

按照固定时间间隔T

根据有功功率曲线统计数据，统计数据包括日平均有功功率、夜间平均有功功率、全天正向有功时间、全天反向有功时间、夜间正向有功时间和夜间反向有功时间数据；

基于统计数据计算单相接地保护动作方向补偿系数D

检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，基于零序电压和零序电流计算暂态零序方向和稳态零序方向，并利用单相接地保护动作方向补偿系数D

基于上述方案，单相接地保护动作方向补偿系数D

单相接地保护动作方向补偿系数D

式中：N为24小时内配电终端记录的有功功率曲线点数。

单相接地保护动作方向补偿系数D

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

单相接地保护动作方向补偿系数D

单相接地保护动作方向补偿系数D

根据本发明的一种实施例，单相接地保护的动作条件为：

补偿后的暂态零序功率方向或稳态零序功率方向为正，至少满足下式之一：

式中：tz为单相接地故障暂态持续时间，取2ms；i

进一步地，图2示意性表示根据本发明的另一种实施例的有源配电网单相接地保护方法的流程图。如图2所示，在本实施例中，提供一种有源配电网单相接地保护方法：配电终端利用线路有功功率的统计数据对零序电流进行补偿，并按照补偿后的零序电流判别单相接地故障，具体包括：

配电终端实时采集线路三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并计算线路的有功功率P；

按照固定时间间隔T

根据有功功率曲线统计数据，统计数据包括日平均有功功率、夜间平均有功功率、全天正向有功时间、全天反向有功时间、夜间正向有功时间和夜间反向有功时间数据；

基于统计数据计算零序电流补偿系数k

检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，根据零序电流补偿系数k

在本实施例中，当线路的日平均有功功率为负时，零序电流补偿系数k

式中：N为24小时内配电终端记录的有功功率曲线点数。

在本实施例中，当线路的夜间平均有功功率为负时，零序电流补偿系数k

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

在本实施例中，当全天反向有功时间大于全天正向有功时间时，零序电流补偿系数k

在本实施例中，当夜间反向有功时间大于夜间正向有功时间时，零序电流补偿系数k

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

在本实施例中，单相接地保护的动作条件为：基于补偿后的零序电流与零序电压计算出的暂态零序功率或稳态零序无功功率大于零，至少满足下式之一：

式中：tz为单相接地故障暂态持续时间，取2ms；i

根据本发明的上述方案，本发明提供一种有源配电网单相接地保护方法，通过对线路有功功率数据进行统计，并且基于统计数据对单相接地保护的动作方向或者零序电流进行补偿，利用补偿后的数据进行单相接地故障判别，提升了判别的准确性。

根据本发明的有源配电网单相接地保护方法，当发生单相接地故障时，配电终端结合动作方向补偿系数或者零序电流补偿系数计算暂态零序功率方向和稳态零序功率方向，当零序功率方向满足动作条件时，则判断本线路下游发生单相接地故障，配电终端经延时跳闸或告警。本发明可以自适应配电线路运行方式的变化，并且克服了分布式电源的接入对配电终端单相接地保护的影响，满足有源配电网建设需求，具有很好的工程应用价值。该方法能够适应大规模分布式电源接入的发展趋势，助力电力系统的构建。

为实现上述目的，本发明还提供一种有源配电网单相接地保护系统：配电终端利用线路有功功率的统计数据对单相接地保护的动作正方向进行补偿，并按照补偿后的动作正方向判别单相接地故障，具体包括：

有功功率计算模块，配电终端实时采集线路三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并计算线路的有功功率P；

有功功率曲线生成模块，按照固定时间间隔T

数据统计模块，根据有功功率曲线统计数据，统计数据包括日平均有功功率、夜间平均有功功率、全天正向有功时间、全天反向有功时间、夜间正向有功时间和夜间反向有功时间数据；

补偿系数计算模块，基于统计数据计算单相接地保护动作方向补偿系数D

故障判断保护模块，检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，基于零序电压和零序电流计算暂态零序方向和稳态零序方向，并利用单相接地保护动作方向补偿系数D

基于上述方案，单相接地保护动作方向补偿系数D

单相接地保护动作方向补偿系数D

式中：N为24小时内配电终端记录的有功功率曲线点数。

单相接地保护动作方向补偿系数D

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

单相接地保护动作方向补偿系数D

单相接地保护动作方向补偿系数D

根据本发明的一种实施例，单相接地保护的动作条件为：

补偿后的暂态零序功率方向或稳态零序功率方向为正，至少满足下式之一：

式中：tz为单相接地故障暂态持续时间，取2ms；i

进一步地，本发明还提供一种有源配电网单相接地保护系统：配电终端利用线路有功功率的统计数据对零序电流进行补偿，并按照补偿后的零序电流判别单相接地故障，具体包括：

有功功率计算模块，配电终端实时采集线路三相电压、三相电流、零序电压和零序电流，并计算线路的有功功率P；

有功功率曲线生成模块，按照固定时间间隔T

数据统计模块，根据有功功率曲线统计数据，统计数据包括日平均有功功率、夜间平均有功功率、全天正向有功时间、全天反向有功时间、夜间正向有功时间和夜间反向有功时间数据；

补偿系数计算模块，基于统计数据计算零序电流补偿系数k

故障判断保护模块，检测线路是否发生单相接地故障，当线路发生单相接地故障时，根据零序电流补偿系数k

在本实施例中，当线路的日平均有功功率为负时，零序电流补偿系数k

式中：N为24小时内配电终端记录的有功功率曲线点数。

在本实施例中，当线路的夜间平均有功功率为负时，零序电流补偿系数k

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

在本实施例中，当全天反向有功时间大于全天正向有功时间时，零序电流补偿系数k

在本实施例中，当夜间反向有功时间大于夜间正向有功时间时，零序电流补偿系数k

式中：k1为有功功率曲线夜间起始点，k2为有功功率曲线夜间结束点。

在本实施例中，单相接地保护的动作条件为：基于补偿后的零序电流与零序电压计算出的暂态零序功率或稳态零序无功功率大于零，至少满足下式之一：

式中：tz为单相接地故障暂态持续时间，取2ms；i

根据本发明的上述方案，本发明提供一种有源配电网单相接地保护系统，通过对线路有功功率数据进行统计，并且基于统计数据对单相接地保护的动作方向或者零序电流进行补偿，利用补偿后的数据进行单相接地故障判别，提升了判别的准确性。

根据本发明的有源配电网单相接地保护系统，当发生单相接地故障时，配电终端结合动作方向补偿系数或者零序电流补偿系数计算暂态零序功率方向和稳态零序功率方向，当零序功率方向满足动作条件时，则判断本线路下游发生单相接地故障，配电终端经延时跳闸或告警。本发明可以自适应配电线路运行方式的变化，并且克服了分布式电源的接入对配电终端单相接地保护的影响，满足有源配电网建设需求，具有很好的工程应用价值。该方法能够适应大规模分布式电源接入的发展趋势，助力电力系统的构建。

为实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的有源配电网单相接地保护方法。

为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的有源配电网单相接地保护方法。

根据本发明的上述方案，本发明能够适应高比例分布式电源的接入，提升单相接地保护的正确性，满足有源配电网建设的需求。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例节能信号发送/接收的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

应理解，本发明的发明内容及实施例中各步骤的序号的大小并不绝对意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。