用于逆变型电源接入的线路保护方法、系统、装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910175779.3 (22)申请日 2019.03.08 (71)申请人 中国电力科学研究院有限公司 地址 100192 北京市海淀区清河小营东路 15号 申请人 华北电力大学 国网西藏电力有限公司电力科学技 术研究院 (72)发明人 陈争光王兴国郑涛陈波 王文焕杜丁香周泽昕杨国生 赵宏程张俊杰张波琦顾琦 朱逸凡黄予园郭雅蓉曹虹 曾毅程琪王书扬梅燕 孙晓佳郝兴宏许江波王大飞 张志鹏吴莹彭刚梁海东 丹增多吉 (74)专利代理机构 北京工信联合知识产权代理 有限公司 112。

2、66 代理人 姜丽辉 (51)Int.Cl. H02H 7/26(2006.01) (54)发明名称 用于逆变型电源接入的线路保护方法、 系 统、 装置 (57)摘要 本发明公开了一种用于逆变型电源接入的 配网线路保护方法， 包括： 确定逆变型电源的接 入位置； 在所述系统电源背侧、 所述逆变型电源 背侧分别安装保护元件； 所述系统电源背侧的保 护元件为系统保护元件， 所述逆变型电源背侧的 保护元件为系统保护元件； 安装逻辑元件与所述 保护元件处； 设定电流整定值， 测量所述配电网 线路的所述保护元件的短路电流值； 将所述测量 得到的所述配电网线路的所述保护元件的短路 电流值与所述电流整定值进。

3、行比较， 通过所述逻 辑元件得到所述比较结果； 根据所述逻辑元件的 比较结果判断是否触发与所述保护元件关联的 断路器， 对配电网进行电路保护。 该方法更准确 地判断出故障发生位置， 对系统的安全稳定运行 具有积极意义。 权利要求书2页 说明书12页 附图4页 CN 110165637 A 2019.08.23 CN 110165637 A 1.用于逆变型电源接入的配网线路保护方法， 其特征在于， 所述方法包括： S1:确定逆变型电源的接入位置； 在系统电源背侧、 所述逆变型电源背侧分别安装保护 元件； 所述系统电源背侧的保护元件为系统保护元件， 所述逆变型电源背侧的保护元件为 系统保护元件； 。

4、安装逻辑元件与所述保护元件处； S2： 设定电流整定值， 测量所述配电网线路的所述保护元件的短路电流值； S3： 将所述测量得到的所述配电网线路的所述保护元件的短路电流值与所述电流整定 值进行比较， 通过所述逻辑元件得到所述比较结果； S4： 根据所述逻辑元件的比较结果判断是否触发与所述保护元件关联的断路器， 对配 电网进行电路保护。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 确定逆变型电源的接入位 置， 所述系统电源提供的最小短路电流恒大于所述逆变型电源提供的最大短路电流。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 测量所述配电网线路的所 述保护元。

5、件的短路电流值， 包括： 系统保护元件两端的测量电流、 逆变型电源保护元件两端 的测量电流。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 将所述测量得到的所述配 电网线路的所述保护元件的短路电流值与所述电流整定值进行比较， 通过所述逻辑元件得 到所述比较结果， 包括： 将线路两侧的系统保护元件两端的测量电流、 逆变型电源保护元件两端的测量电流分 别与所述电流整定值比较， 将所述线路两侧的系统保护元件两端的测量电流、 逆变型电源 保护元件两端的测量电流与所述电流整定值比较结果以所述系统保护元件两端的所述逻 辑元件、 所述逆变型电源保护元件的所述逻辑元件输出比较结果值。 5.根。

6、据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 根据所述逻辑元件的比较 结果判断是否触发与所述保护元件关联的断路器， 对配电网进行电路保护， 包括： 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑元件输出值与所述逆变型电源保护元件的所 述逻辑元件输出值相同， 则所述线路正常； 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑元件输出值与所述逆变型电源保护元件的所 述逻辑元件输出值不同， 则所述线路异常。 6.用于逆变型电源接入的配网线路的保护系统， 其特征在于， 所述保护系统包括： 测量单元， 用于测量系统电源提供的最小短路电流与所述逆变型电源提供的最大短路 电流的大小， 并检测保护元件两端的短路电流值； 逻。

7、辑单元， 用于比较所述保护元件两端的短路电流值与整定电流的大小， 得到比较逻 辑值； 触发单元， 用于根据所述逻辑单元的比较逻辑值判断是否触发与所述保护元件关联的 断路器。 7.根据权利要求6所述的保护系统， 其特征在于， 所述测量单元保证所述逆变型电源的 接入位置时， 所述系统电源提供的最小短路电流恒大于所述逆变型电源提供的最大短路电 流的。 8.根据权利要求6所述的保护系统， 其特征在于， 所述测量单元测量所述配电网线路的 所述保护元件的短路电流值， 包括： 系统保护元件两端的测量电流、 逆变型电源保护元件两 权利要求书 1/2 页 2 CN 110165637 A 2 端的测量电流。 9。

8、.根据权利要求6所述的保护系统， 其特征在于， 将所述测量单元测量的线路两侧的所 述系统保护元件两端的测量电流、 所述逆变型电源保护元件两端的测量电流分别与所述电 流整定值比较， 将所述线路两侧的所述系统保护元件两端的测量电流、 所述逆变型电源保 护元件两端的测量电流与所述电流整定值比较结果作为所述逻辑单元的比较逻辑值。 10.根据权利要求6所述的保护系统， 其特征在于， 所述触发单元， 根据所述逻辑单元的 比较逻辑值判断是否触发与所述保护元件关联的断路器， 包括： 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑单元的比较逻辑值与所述逆变型电源保护元 件的两端的所述逻辑单元的比较逻辑值相同， 则所述线路正。

9、常， 不触发与所述保护元件关 联的断路器； 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑单元的比较逻辑值与所述逆变型电源保护元 件的两端的所述逻辑单元的比较逻辑值不同， 则所述线路异常， 触发与所述保护元件关联 的断路器。 11.一种适用于逆变型电源接入的配网线路保护装置， 其特征在于， 所述保护装置包 括： 保护元件， 用于安装于所述逆变型电源背侧、 所述系统电源背侧， 对所述配电线进行保 护的元件； 测量元件， 用于测量所述保护元件两端的电流值； 逻辑元件， 用于将所述测量元件的电流值与整定电流值进行比较得到逻辑结果； 触发元件， 用于根据所述逻辑元件的逻辑结果值判定所述配电线路是否存在故障。 权利。

10、要求书 2/2 页 3 CN 110165637 A 3 用于逆变型电源接入的线路保护方法、 系统、 装置 技术领域 0001 本发明属于电气技术电力系统及其自动化继电保护领域， 尤其涉及一种用于逆变 型电源接入的线路保护方法、 系统、 装置。 背景技术 0002 近年来， 随着全球能源环境污染问题和化石能源危机的日益严峻， 新能源受到了 越来越多的关注。 光伏、 风能具有清洁性、 可再生性、 储量丰富的特点， 充分利用光伏、 风能 等新能源有效缓解全球的环境污染和能源短缺问题。 大规模开发利用新能源是我国经济发 展的战略需求， 风能、 太阳能等可再生能源是最具规模化开发前景的新能源， 近年来。

11、风电和 光伏产业得到了快速发展。 0003 然而大量的分布式电源接入配电网， 使得传统的辐射状网络变成了双端或者多端 网络， 由于光伏和风电自身处理间歇性和随机波动性以及电力电子器件的采用， 新能源的 故障特性与传统电源存在显著差异。 而传统的配电网一般配置单端阶段式保护， 存在无法 适应新能源电源接入的问题。 为了解决这一问题， 提出对于分布式电源上游的配电线路， 线 路两侧均需要加装保护和方向元件， 防止反方向故障时电流保护误动。 传统方向元件可能 存在正方向拒动或反方向误动的问题， 然而分布式电源的结构特征与控制方法不同于传统 同步发电机， 其故障特性相当复杂， 逆变型电源接入配电网， 。

12、基于单端电气量的保护可能会 存在适应性问题， 造成故障区域定位的误判， 如何更准确地判断出故障发生位置， 提高配网 线路保护动作的可靠性的问题亟待解决。 发明内容 0004 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。 0005 为此， 本发明的第一个目的在于提出一种用于逆变型电源接入的配网线路保护方 法。 解决了传统的单端正序故障分量方向元件在逆变型电源接入的条件准确地判断出故障 发生位置， 提高配网线路保护动作的可靠性的问题。 0006 本发明的第二个目的在于提出一种用于逆变型电源接入的配网线路的保护系统。 0007 本发明的第三个目的在于提出一种用于逆变型电源接入的配网线路保。

13、护装置。 0008 为达到上述目的， 本发明第一方面实施例提出了一种适用于逆变型电源接入的配 网线路保护方法， 所述方法包括： 0009 S1:确定逆变型电源的接入位置； 在系统电源背侧、 所述逆变型电源背侧分别安装 保护元件； 所述系统电源背侧的保护元件为系统保护元件， 所述逆变型电源背侧的保护元 件为系统保护元件； 安装逻辑元件与所述保护元件处。 0010 S2： 设定电流整定值， 测量所述配电网线路的所述保护元件的短路电流值。 0011 S3： 将所述测量得到的所述配电网线路的所述保护元件的短路电流值与所述电流 整定值进行比较， 通过所述逻辑元件得到所述比较结果。 0012 S4： 根据。

14、所述逻辑元件的比较结果判断是否触发与所述保护元件关联的断路器， 说明书 1/12 页 4 CN 110165637 A 4 对配电网进行电路保护。 0013 根据本发明的一个实施例， ， 所述S1中， 确定逆变型电源的接入位置， 所述系统电 源提供的最小短路电流恒大于所述逆变型电源提供的最大短路电流。 0014 根据本发明的一个实施例， ， 所述S2中， 测量所述配电网线路的所述保护元件的短 路电流值， 包括： 系统保护元件两端的测量电流、 逆变型电源保护元件两端的测量电流。 0015 根据本发明的一个实施例， ， 所述S3中， 将所述测量得到的所述配电网线路的所述 保护元件的短路电流值与所述。

15、电流整定值进行比较， 通过所述逻辑元件得到所述比较结 果， 包括： 0016 将线路两侧的系统保护元件两端的测量电流、 逆变型电源保护元件两端的测量电 流分别与所述电流整定值比较， 将所述线路两侧的系统保护元件两端的测量电流、 逆变型 电源保护元件两端的测量电流与所述电流整定值比较结果以所述系统保护元件两端的所 述逻辑元件、 所述逆变型电源保护元件的所述逻辑元件输出比较结果值。 0017 根据本发明的一个实施例， ， 所述S4中， 根据所述逻辑元件的比较结果判断是否触 发与所述保护元件关联的断路器， 对配电网进行电路保护， 包括： 0018 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑元件输出值与所述逆。

16、变型电源保护元件 的所述逻辑元件输出值相同， 则所述线路正常； 0019 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑元件输出值与所述逆变型电源保护元件 的所述逻辑元件输出值不同， 则所述线路异常。 0020 为达到上述目的， 本发明第二方面实施例提出了一种适用于逆变型电源接入的配 网线路的保护系统， 所述保护系统包括： 0021 测量单元， 用于测量系统电源提供的最小短路电流与所述逆变型电源提供的最大 短路电流的大小， 并检测保护元件两端的短路电流值。 0022 逻辑单元， 用于比较所述保护元件两端的短路电流值与整定电流的大小， 得到比 较逻辑值。 0023 触发单元， 用于根据所述逻辑单元的比较逻辑。

17、值判断是否触发与所述保护元件关 联的断路器。 0024 所述测量单元保证所述逆变型电源的接入位置时， 所述系统电源提供的最小短路 电流恒大于所述逆变型电源提供的最大短路电流的。 0025 根据本发明的一个实施例， 所述测量单元测量所述配电网线路的所述保护元件的 短路电流值， 包括： 系统保护元件两端的测量电流、 逆变型电源保护元件两端的测量电流。 0026 将所述测量单元测量的线路两侧的所述系统保护元件两端的测量电流、 所述逆变 型电源保护元件两端的测量电流分别与所述电流整定值比较， 将所述线路两侧的所述系统 保护元件两端的测量电流、 所述逆变型电源保护元件两端的测量电流与所述电流整定值比 较。

18、结果作为所述逻辑单元的比较逻辑值。 0027 根据本发明的一个实施例， 所述触发单元， 根据所述逻辑单元的比较逻辑值判断 是否触发与所述保护元件关联的断路器， 包括： 0028 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑单元的比较逻辑值与所述逆变型电源保 护元件的两端的所述逻辑单元的比较逻辑值相同， 则所述线路正常， 不触发与所述保护元 件关联的断路器。 说明书 2/12 页 5 CN 110165637 A 5 0029 如果所述系统保护元件两端的所述逻辑单元的比较逻辑值与所述逆变型电源保 护元件的两端的所述逻辑单元的比较逻辑值不同， 则所述线路异常， 触发与所述保护元件 关联的断路器。 0030 。

19、为达到上述目的， 本发明第三方面实施例提出了一种用于逆变型电源接入的配网 线路保护装置， 所述保护装置包括： 0031 保护元件， 用于安装于所述逆变型电源背侧、 所述系统电源背侧， 对所述配电线进 行保护的元件。 0032 测量元件， 用于测量所述保护元件两端的电流值； 0033 逻辑元件， 用于将所述测量元件的电流值与整定电流值进行比较得到逻辑结果。 0034 触发元件， 用于根据所述逻辑元件的逻辑结果值判定所述配电线路是否存在故 障。 0035 本发明的有益效果是： 解决了传统的单端正序故障分量方向元件在IIG 接入的条 件下所产生的灵敏度不足甚至于误动作的问题； 仅根据短路电流大小， 。

20、就能确定线路内部 故障的判别逻辑； 故障位置距离系统电源的远近也不影响保护动作的正确性。 因此， 该方法 更准确地判断出故障发生位置， 对系统的安全稳定运行具有积极意义。 附图说明 0036 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解， 其中： 0037 图1是本发明公开实施例一的传统双端电源系统的正序故障附加网络图； 0038 图2(a)是本发明公开实施例一的含逆变型分布式的N条馈线的配电网结构示意 图； 0039 图2(b)是本发明公开实施例一的含逆变型分布式的简化的配电网结构示意图； 0040 图3是本发明公开的实施例一的含逆变型分布式电源配电。

21、网等效模型的网络拓扑 图； 0041 图4是本发明公开的实施例一的含逆变型分布式电源配电网的方法流程图； 0042 图5是本发明公开实施例一的线路L2末端k1点故障时， 两相相间短路时短路电流 波形图； 0043 图6是本发明公开实施例一的线路L2末端k1点故障时， 两相接地短路时短路电流 波形图； 0044 图7是本发明公开实施例一的线路L2末端k1点故障时， 三相短路时短路电流波形 图； 0045 图8是本发明公开的实施例二的含逆变型分布式电源配电网的系统结构示意图； 0046 图9是本发明公开的实施例三的含逆变型分布式电源配电网的装置结构示意图。 具体实施方式 0047 为了使本技术领域。

22、的人员更好地理解本发明方案， 下面将结合本发明实施例中的 附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人 说明书 3/12 页 6 CN 110165637 A 6 员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都应当属于本发明保护的范 围。 0048 需要说明的是， 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 “第一” 、“第 二” 等是用于区别类似的对象， 而不必用于描述特定的顺序或先后次序。 应该理解这样使用 的数据在适当情况下可以互换， 以便这里描。

23、述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或 描述的那些以外的顺序实施。 此外， 术语 “包括” 和 “具有” 以及他们的任何变形， 意图在于覆 盖不排他的包含， 例如， 包含了一系列步骤或单元的过程、 方法、 系统、 产品或设备不必限于 清楚地列出的那些步骤或单元， 而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、 方法、 产品 或设备固有的其它步骤或单元。 0049 实施例一： 0050 逆变型分布式电源是区别于传统的旋转型电源的一类分布式电源， 将光伏电源、 风力发电机、 微型燃气轮机等容量在几千瓦到几十兆瓦的电源， 通过电力电子变流器直接 接入电网。 0051 根据变流器直流侧的储能形式， 可将。

24、逆变型分布式电源分为电压源型和电流源型 两类。 电压源逆变型分布式的电源直流侧采用电容储能， 电流源逆变型分布式电源直流侧 采用电感储能。 0052 由于电压源逆变型分布式电源具有结构简单、 损耗低、 控制方便等优点， 大多数逆 变型分布式电源通过电压源型逆变器接入电网。 无论逆变型分布式电源的逆变器前级是直 流电源还是交流电源， 逆变器的直流侧均能在交流器控制下维持直流电压稳定， 即可将逆 变型分布式电源中逆变器的前级单元等效为直流电压源。 0053 逆变型分布式电源接入配电网逆变型分布式电源接入配电网可以减轻电网过载， 提高电网输电的安全裕度。 合理的逆变型分布式电源分布和调压方式下， 逆。

25、变型分布式电 源可改善配电网的电压环境。 若逆变型分布式电源具有低电压穿越能力， 则配电网发生故 障期间， 逆变型分布式电源还能继续向本地负荷供电， 并起到缓解电压瞬时跌落的作用， 增 强系统的电压调节能力。 0054 若逆变型分布式电源不具有低电压穿越能力， 则在配电网发生故障时， 逆变型分 布式电源需从配电网中切除。 若分布式电源没有及时切除， 产生的非同期重合闸将使得保 护误动， 无法及时切除故障， 用户停电时间增长。 同时由于逆变型分布式电源接入后， 其本 身的保护和配电网的继电保护配合不好时， 可能可能导致配电网的继电保护不正确动作， 这也将降低配电网的安全性、 可靠性。 0055 。

26、正序压控的逆变型分布式电源， 表现为正序压控电流源特性。 当逆变型分布式电 源并网点正序电压确定时， 将并网点电压带入控制方程可以得到逆变型分布式电源输出的 短路电流。 0056 传统的正序故障分量方向元件的工作原理如下： 0057 图1是本发明公开实施例一的传统双端电源系统的正序故障附加网络图， 其中， 当 n侧保护正方向故障时， 有： 0058 说明书 4/12 页 7 CN 110165637 A 7 0059式中分别为n侧保护安装处的正序电压突变量、 故障后正序电压、 故 障前电压；分别为n侧保护安装处的正序电流突变量、 故障后正序电流、 故障前 电流； Zn为n侧系统的等值阻抗， 可。

27、以近似为纯电感， 则： 0060 0061当n侧保护反方向故障时，与的比值为对侧系统等值阻抗与线路阻抗 之和， 则： 0062 0063 考虑一定的裕度， 得到保护正方向的判据为： 0064 0065 然而由于分布式电源的结构特征与控制方法不同于传统同步发电机， 其故障特性 非常复杂， 给传统方向元件的可靠动作造成极大影响。 为了方便讨论， 针对逆变型电源， 定 义等效正序突变量阻抗Z1： 0066 0067其中，为保护安装处故障后正序电压和故障前电压；为保护安装处故 障后正序电流和故障前电流， 正方向为母线指向线路。 0068以n侧保护正方向故障为例， 根据此定义，与的相角差 0069 00。

28、70 如果系统由传统双端电源供电， 则Z1等于保护安装处背侧系统的等值阻抗， 其 相角为90 。 有文献指出， 对于逆变型电源， 其等效正序突变量阻抗相角可能会在0 到180 之间变化， 保护安装处的相角差会在正、 反方向的交界处徘徊， 可能会造成方向元件灵敏度 不足甚至是误判， 造成故障区域定位的误判。 0071 当逆变型分布式电源接入配电网时， 其并网点正序电压取决于配电网的网络参数 和故障条件， 与前述逆变型分布式电源接入配电网的故障分析不同， 正序电压控制的逆变 型分布式电源接入配电网的故障分析是建立在配电网的简化等效模型基础上， 因此建立具 有普适性的逆变型分布式电源接入配电网故障模。

29、型， 是进行正序电压控制的逆变型分布式 电源接入配电网的故障分析具有一般性的关键。 0072 影响逆变型分布式电源接入配电网故障模型主要有以下两方面的关键因素： 0073 1)从配电网角度来看， 包括配电网网络拓扑、 线路参数、 故障位置等因素。 0074 2)从逆变型分布式电源自身角度来看， 包括逆变型分布式电源的接入容量、 接入 说明书 5/12 页 8 CN 110165637 A 8 位置等因素。 0075 正序压控的逆变型分布式电源， 表现为正序压控电流源特性。 当逆变型分布式电 源并网点正序电压确定时， 将并网点电压带入控制方程可以得到逆变型分布式电源输出的 短路电流。 当逆变型分。

30、布式电源接入配电网时， 其并网点正序电压取决于配电网的网络参 数和故障条件， 与前述逆变型分布式电源接入配电网的故障分析不同， 正序电压控制的逆 变型分布式电源接入配电网的故障分析是建立在配电网的简化等效模型基础上， 因此建立 具有普适性的逆变型分布式电源接入配电网故障模型， 是进行正序电压控制的逆变型分布 式电源接入配电网的故障分析具有一般性的关键。 0076 影响逆变型分布式电源接入配电网故障模型主要有以下两方面的关键因素： 0077 1)从配电网角度来看， 包括配电网网络拓扑、 线路参数、 故障位置等因素。 0078 2)从逆变型分布式电源自身角度来看， 包括逆变型分布式电源的接入容量、。

31、 接入 位置等因素。 0079 本发明针对上述两点关键因素对逆变型分布式接入配电网的故障分析如下： 0080 传统配电网的网络拓扑结构呈辐射状结构， 即从同一变电站引出多条馈线的网络 结构， 是目前配电网最普遍的结构。 无论从该变电站引出多少条馈线， 或每条馈线上又引出 若干条分支,如图2(a)， 利用阻抗串并联原理,将线路等效为等值阻抗， 总能将其等效为如 图2(b)所示的两条馈线的配电网。 0081 将逆变型分布式电源接入配电网位置分为三个区域， 此分区适用于逆变型分布式 电源接入配电网的任何位置的区域划分。 所述的三合区域包括： 0082 1)逆变型分布式电源所在馈线上游的区域， 即逆变。

32、型分布式电源与系统电源之间 的区域； 0083 2)逆变型分布式电源所在馈线下游的区域； 0084 3)逆变型分布式电源相邻馈线之间的区域。 0085 图3为本发明公开的实施例一的含逆变型分布式电源配电网等效模型的网络拓扑 图， 如图所示， 逆变型分布式电源接入馈线2中B母线， 相邻馈线为馈线1， 馈线1、 2在同一母 线接入系统。 系统与逆变型分布式电源之间的故障点为k1， 逆变型分布式电源所在馈线、 下 游的故障点为k2、 k4， 相邻馈线之间的故障点为k3。 0086 在配电网中的不同位置(k1、 k2、 k3、 k4,)分别发生三相或亮相短路。 0087 图4是本发明公开的实施例一的含。

33、逆变型分布式电源配电网的方法流程图。 0088 由于前文中已经阐述过正序压控的逆变型分布式电源， 表现为正序压控电流源特 性。 当逆变型分布式电源并网点正序电压确定时， 将并网点电压带入控制方程可以得到逆 变型分布式电源输出的短路电流。 0089 S1:首先确定逆变型电源(IIG)的接入范围。 保证系统提供的最小短路电流Ismin恒 大于IIG提供的最大短路电流IIIGmax， 并留有一定的裕度， 即： 0090 IsminkIIIGmax (7) 0091 式中， k为门槛值， 本文取值为2。 0092 S2:设定电流整定值， 测量所述配电网线路的所述保护元件的短路电流值。 如图3 所示的本。

34、发明公开的实施例一的含逆变型分布式电源配电网等效模型的网络拓扑图中， 将 背侧为系统等值电源的保护元件称为系统侧保护， 如系统保护元件1和系统保护元件3； 将 说明书 6/12 页 9 CN 110165637 A 9 背侧为逆变型电源的保护元件称为逆变型电源侧保护， 如逆变型电源保护元件2和逆变型 电源保护元件4； 系统保护元件1两端的测量电流记为Im1， 逆变型电源保护元件2两端的测量 电流记为， 系统保护元件3Im2两端的测量电流记为Im3， 逆变型电源保护元件4两端的测量电 流记为Im4。 0093 S3： 将所述测量得到的所述配电网线路的所述保护元件的短路电流值与所述电流 整定值进行。

35、比较， 通过所述逻辑元件得到所述比较结果。 以1.5IIIGmax电流值作为整定值， 在 满足Ismin2IIIGmax的情况下， 线路L2内部发生故障时 (即故障点在k1位置时)， 线路L2两侧 的系统保护元件3与逆变型电源保护元件4所测的短路电流不相等； 如果系统保护元件3两 端所测量的电流 Im31.5IIIGmax， 逻辑元件输出1； 逆变型电源保护元件4测量电流Im4 1.5IIIGmax， 逻辑元件输出0。 0094 S4： 根据所述逻辑元件的比较结果判断是否触发与所述保护元件关联的断路器， 对配电网进行电路保护。 将系统保护元件3和逆变型电源保护元件4的逻辑元件的输出结果 进行异。

36、或运算， 结果为1， 因此判断出是线路 L2内部故障， 系统保护元件33和逆变型电源保 护元件4动作， 触发与系统保护元件3、 逆变型电源保护元件4连接的断路器跳闸， 对电路进 行及时断电保护。 0095 对于线路外部故障， 不管短路电流由系统电源抑或逆变型电源IIG提供， 其电流是 穿越性的， 非故障线路两侧保护元件的测量电流相等。 假设在故障点k1发生故障时， 那么对 于其他与故障点相关联的线路的判断如何进行， 会不会导致误判， 下面我们就来具体分析： 0096 对于与故障点k1相关联的线路L1， 系统保护元件1的测量电流 Im11.5IIIGmax， 逻 辑元件输出1； 逆变型电源保护元。

37、件2的测量电流 Im2Im11.5IIIGmax， 逻辑元件输出1。 将 系统保护元件1和逆变型电源保护元件2的逻辑元件的输出结果进行异或运算， 结果为0， 因 此判断出故障发生在线路L1之外， 系统保护元件1和逆变型电源元件2都不动作。 0097 最后将线路两侧保护逻辑元件输出结果进行异或运算， 若异或结果为 1， 说明故 障发生在线路内部， 该线路两侧断路器跳闸； 若异或结果为0， 说明故障发生在线路之外。 综 上所述， 根据线路两侧保护安装处测得的短路电流与整定值之间的比较结果来判断故障发 生点。 若两侧保护安装处的测量电流均大于或小于1.5IIIGmax， 则为线路外部故障； 若两侧保。

38、 护安装处的测量电流一侧大于1.5IIIGmax， 另一侧小于1.5IIIGmax， 则为线路内部故障。 0098 在满足Ismin2IIIGmax的前提下， 在PSCAD中建立图4图6示仿真模型， 模型参数见 表1： 0099 表1： 含IIG配网的模型参数 0100 说明书 7/12 页 10 CN 110165637 A 10 0101 0102 (1)关于k1点故障检测及判定： 0103 线路L2末端k1点故障时， 故障点两侧的短路电流波形见说明书附图 46。 其中， 实线代表系统保护元件1、 系统保护元件3处流过的短路电流， 逆变型电源保护元件2处流过 的短路电流与其相位相反， 点划。

39、线代表保护 4处流过的短路电流， 虚线代表边界值 (峰值)。 (电流正方向取母线指向线路) 0104 显然， 系统保护元件1、 逆变型电源保护元件2、 系统保护元件3处的测量电流大于 1.5IIIGmax， 逆变型电源保护元件4处流过的短路电流小于 1.5IIIGmax。 0105 对于线路L1， 系统保护元件1的测量电流Im11.5IIIGmax， 逻辑元件输出 1； 逆变型 电源保护元件2的测量电流Im21.5IIIGmax， 逻辑元件输出1； 将系统保护元件1、 逆变型电源 保护元件2的逻辑元件的输出结果进行异或运算， 最终结果为0， 表明故障发生在线路L1外， 系统保护元件1、 逆变型。

40、电源保护元件2均不动作。 0106 对于线路L2， 系统保护元件3的测量电流Im31.5IIIGmax， 逻辑元件输出 1； 逆变型 电源保护元件4的测量电流Im41.5IIIGmax， 逻辑元件输出0； 将系统保护元件3、 逆变型电源 保护元件4的逻辑元件的输出结果进行异或运算， 最终结果为1， 表明故障发生在线路L2之 内， 系统保护元件3、 逆变型电源保护元件4动作， L2两侧的断路器均跳闸。 0107 (2)关于其他位置的故障故障检测及判定： 0108 考虑不同故障位置， 下级线路k2点故障和相邻线路k3点故障时， 通过比较保护安 装处的短路电流与1.5IIIGmax的大小关系， 系统。

41、保护元件1、 逆变型电源保护元件2、 系统保护 元件3、 逆变型电源保护元件4处逻辑元件的输出结果分别如表2、 3所示， 表2为k2点故障时 保护元件的逻辑元件输出结果， 表3为k3点故障时保护元件的逻辑元件输出结果。 其中， 1.5IIIGmax0.279kA。 0109 表2： k2点故障时保护逻辑元件输出结果 说明书 8/12 页 11 CN 110165637 A 11 0110 0111 表3： k3点故障时保护逻辑元件输出结果 0112 说明书 9/12 页 12 CN 110165637 A 12 0113 0114 由表2、 表3可知： 馈线下游的区域k2点故障时， 线路L1两。

42、侧保护的逻辑元件都输出 1， 将系统保护元件1、 逆变型电源保护元件2的逻辑元件输出结果作异或运算， 结果为0， 判 断结果为线路L1外部故障； 线路 L2两侧保护元件的逻辑元件都输出1， 将系统保护元件3、 逆变型电源保护元件4的逻辑元件输出结果作异或运算， 结果为0， 判断结果为线路L2 外部 故障； 0115 相邻馈线之间的区域k3点故障时， 线路L1两侧保护的逻辑元件都输出0， 将系统保 护元件1、 逆变型电源保护元件2的逻辑元件输出结果作异或运算， 结果为0， 判断结果为线 路L1外部故障； 线路L2两侧保护的逻辑元件都输出0， 将系统保护元件3、 逆变型电源保护元 件4的逻辑元件输。

43、出结果作异或运算， 结果为0， 判断结果为线路L2外部故障。 0116 这里的电流整定值不限于1.5IIIGmax， 根据工业或是实际工程需要自行设定。 0117 采用本实施例达到的有益效果为： 解决了传统的单端正序故障分量方向元件在 IIG接入的条件下所产生的灵敏度不足甚至于误动作的问题； 仅根据短路电流大小， 就能确 定线路内部故障的判别逻辑； 故障位置距离系统电源的远近也不影响保护动作的正确性， 且此种判断方法简单， 易于实现， 准确地判断故障发生位置的同时， 对系统的安全稳定运行 具有积极意义。 0118 实施例二： 0119 一种适用于逆变型电源接入的配网线路保护系统， 所述系统80。

44、0包括： 0120 测量单元801， 用于测量系统电源提供的最小短路电流与逆变型电源提供的最大 短路电流的大小， 并检测保护元件两端的短路电流值； 逻辑单元的具体比较方法与步骤与 本发明实施例一种的相同， 这里就不在赘述。 说明书 10/12 页 13 CN 110165637 A 13 0121 逻辑单元802， 用于比较保护元件两端的短路电流值与整定电流的大小， 得到比较 逻辑值； 0122 触发单元803， 用于根据逻辑单元的比较逻辑值判断是否触发与保护元件关联的 断路器。 0123 测量单元801保证逆变型电源的接入位置时， 系统电源提供的最小短路电流恒大 于逆变型电源提供的最大短路电。

45、流的。 0124 测量单元801测量配电网线路的保护元件的短路电流值， 包括： 系统保护元件两端 的测量电流、 逆变型电源保护元件两端的测量电流。 0125 逻辑单元802将测量单元测量的线路两侧的系统保护元件两端的测量电流、 逆变 型电源保护元件两端的测量电流分别与电流整定值比较， 将线路两侧的系统保护元件两端 的测量电流、 逆变型电源保护元件两端的测量电流与电流整定值比较结果作为比较逻辑 值。 0126 触发单元803， 根据逻辑单元802的比较逻辑值判断是否触发与保护元件关联的断 路器， 包括： 0127 如果系统保护元件两端的逻辑单元802的比较逻辑值与逆变型电源保护元件的两 端的逻辑。

46、单元802的比较逻辑值相同， 则线路正常， 不触发与保护元件关联的断路器； 0128 如果系统保护元件两端的逻辑单元802的比较逻辑值与逆变型电源保护元件的两 端的逻辑单元802的比较逻辑值不同， 则线路异常， 触发与保护元件关联的断路器。 0129 实施例三： 0130 一种适用于逆变型电源接入的配网线路保护装置， 所述保护装置900包括： 0131 保护元件901， 用于安装于逆变型电源背侧、 系统电源背侧， 对述配电线进行保护 的元件。 0132 测量元件902， 用于测量保护元件两端的电流值。 0133 逻辑元件903， 用于将测量元件的电流值与整定电流值进行比较得到逻辑结果。 013。

47、4 触发元件904， 用于根据逻辑元件的逻辑结果值判定配电线路是否存在故障。 0135 本实施中保护装置采用的关于逆变型电源接入的配网线路保护方法与本发明实 施例一中的相同， 这里不在赘述。 0136 根据线路两侧保护元件安装处测得的其短路电流与整定值之间的比较结果来判 断故障发生点。 若两侧保护安装处的测量电流均大于或小于电流整定值， 则为线路外部故 障； 若两侧保护元件安装处的测量电流一侧大于电流整定值， 另一侧小于电流整定值， 则为 线路内部故障。 0137 上述本申请实施例序号仅仅为了描述， 不代表实施例的优劣。 0138 在本申请的上述实施例中， 对各个实施例的描述都各有侧重， 某个。

48、实施例中没有 详述的部分， 可以参见其他实施例的相关描述。 0139 在本申请所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露的技术内容， 可通过其它的 方式实现。 其中， 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 例如所述单元或模块的划分， 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， 例如多个单元或模块或组 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， 模块或单元的间接 说明书 11/12 页 14 CN 110165637 A 14 耦合或通信连接， 可以是电性或其它的形式。

49、。 0140 所述作为分离部件说明的单元或模块可以是或者也可以不是物理上分开的， 作为 单元或模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元或模块， 即可以位于一个地方， 或 者也可以分布到多个网络单元或模块上。 可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单 元或模块来实现本实施例方案的目的。 0141 另外， 在本申请各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模 块中， 也可以是各个单元或模块单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元或模块集成在 一个单元或模块中。 上述集成的单元或模块既可以采用硬件的形式实现， 也可以采用软件 功能单元或模块的形式实现。 0142 所述集成的单元如果以。

50、软件功能单元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， 本申请的技术方案本质上 或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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(可为个人计算机、 服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或 部分步骤。 而前述的存储介质包括： U盘、 只读存储器(ROM， Read-Only Memory)、 随机存取存 储器(RAM， Random Access Memory)、 移动硬盘、 磁碟或者光盘等各种可以存储。