接入微網的配電網保護電路和系統的制作方法

接入微網的配電網保護電路和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種接入微網的配電網保護電路和系統。其中，接入微網的配電網保護電路包括：第一支路，第一端與配電網系統側相連接，第二端與分布式電源相連接，其中，第一支路上連接有第一母線，在第一支路上第一母線的第一側設置有第一斷路保護器，在第一支路上第一母線的第二側設置有第二斷路保護器；第二支路，第一端與第一支路的第二端相連接，其中，第二支路的第二端用于輸出配電網系統和/或分布式電源的電能，其中，在第二支路上還設置有第三斷路保護器，第三斷路保護器與第二斷路保護器相連接，在第三斷路保護器處和第一斷路保護器處配置縱聯保護裝置。解決了現有技術中接入微網的配電網在微網發生故障時無法及時切斷故障的支路的問題。
【專利說明】接入微網的配電網保護電路和系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及微電網領域，具體而言，涉及一種接入微網的配電網保護電路和系統。

【背景技術】
[0002]微電網(microgrid)概念首先由美國CERTS (The Consortium for ElectricReliability Technology Solut1ns)提出，由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，可同時供電能和熱能，既可以與配電網并網運行，也可獨立運行，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統。微電網可以簡稱為微網。
[0003]目前，配電網是單電源、放射狀結構的供電系統，傳統的配電網保護與自動裝置是針對單向潮流設計的。微網中多個分布式電源及儲能裝置的接入，徹底地改變了配電系統故障的特征，改變了配電網原有的拓撲結構和潮流方向，使故障后電氣量的變化變得十分復雜，因此，當出現故障時，需要及時切斷出現故障的支路，避免該支路的故障影響到配電網供電。
[0004]發明人發現，現有的配電網保護電路會因為微網的作用，導致其靈敏度較低，無法及時切斷故障的支路。
[0005]針對現有技術中接入微網的配電網在微網發生故障時無法及時切斷故障的支路的問題，目如尚未提出有效的解決方案。


【發明內容】

[0006]本發明的主要目的在于提供一種接入微網的配電網保護電路和系統，以解決現有技術中接入微網的配電網在微網發生故障時無法及時切斷故障的支路的問題。
[0007]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種接入微網的配電網保護電路。根據本發明的配電網保護電路包括:第一支路，第一端與配電網系統側相連接，第二端與分布式電源相連接，其中，所述第一支路上連接有第一母線，在所述第一支路上所述第一母線的第一側設置有第一斷路保護器，在所述第一支路上所述第一母線的第二側設置有第二斷路保護器；以及第二支路，第一端與所述第一支路的第二端相連接，其中，所述第二支路的第二端用于輸出所述配電網系統和/或所述分布式電源的電能，其中，在所述第二支路上還設置有第三斷路保護器，所述第三斷路保護器與所述第二斷路保護器相連接，在所述第三斷路保護器處和所述第一斷路保護器處配置縱聯保護裝置。
[0008]進一步地，在所述第一斷路保護器處和所述第二斷路保護器處分別配置有第一定時限過電流保護裝置。
[0009]進一步地，所述第一定時限過電流保護裝置為具有方向元件的定時限過電流保護
>J-U ρ?α裝直。
[0010]進一步地，在所述第三斷路保護器處還配置有弱饋保護裝置。
[0011]進一步地，在所述第一斷路保護器處設置有第一重合閘，在所述第三斷路保護器處設置有第二重合閘。
[0012]進一步地，所述分布式電源直接與所述第一支路的第二端相連接，或者，所述分布式電源通過第二母線與所述第一支路的第二端相連接。
[0013]進一步地，所述第二支路上連接有第三母線，在所述第二支路上所述第三母線的第一側設置有第四斷路保護器，在所述第二支路上所述第三母線的第二側設置有第五斷路保護器。
[0014]進一步地，所述第四斷路保護器處和所述第五斷路保護器處分別配置有第二定時限過電流保護裝置，所述第二定時限過電流保護裝置為具有方向元件的定時限過電流保護
>J-U ρ?α裝直。
[0015]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種接入微網的配電網保護系統。根據本發明的配電網保護系統包括:配電網系統；分布式電源，接入所述配電網系統中；上述的接入微網的配電網保護電路，設置在所述分布式電源與所述配電網系統的連接線路上。
[0016]根據本發明實施例，第一支路的第一端與配電網系統側相連接，第二端與分布式電源相連接，其中，第一支路上連接有第一母線，在第一支路上第一母線的第一側設置有第一斷路保護器，在第一支路上第一母線的第二側設置有第二斷路保護器。第二支路的第一端與第一支路的第二端相連接，即第一支路與第二支路直連。其中，第二支路的第二端用于輸出配電網系統和/或分布式電源的電能，其中，在第二支路上還設置有第三斷路保護器，第三斷路保護器與第二斷路保護器相連接，在第三斷路保護器處和第一斷路保護器處配置縱聯保護裝置，從而解決了現有技術中接入微網的配電網在微網發生故障時無法及時切斷故障的支路的問題，達到了在微網發生故障時無法及時切斷故障的支路的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1是根據本發明實施例的接入微網的配電網保護電路的示意圖；
[0019]圖2是根據本發明實施例優選的接入微網的配電網保護電路的示意圖；以及
[0020]圖3是根據本發明實施例另一優選的接入微網的配電網保護電路的示意圖。

【具體實施方式】
[0021]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0022]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0023]需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列元器件的系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些元器件，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些系統、產品或設備固有的其它元器件。
[0024]本發明實施例提供了一種接入微網的配電網保護電路。該保護電路包括:第一支路和第二支路。
[0025]圖1是根據本發明實施例的接入微網的配電網保護電路的示意圖。如圖1所示，配電網連接有饋線I和饋線2，其中，饋線2上連接有分布式電源(DG)。根據DG接入的位置將饋線2分成2個區:第一區域為DG的上游區域，由線路AB和BC組成；第二區域為DG的下游區域，由線路⑶和DE組成。
[0026]第一支路處于第一區域，第二支路處于第二區域。第一支路的第一端與配電網系統側相連接，第二端與分布式電源DG相連接，其中，第一支路上連接有第一母線B，在第一支路上第一母線B的第一側設置有第一斷路保護器a，在第一支路上第一母線B的第二側設置有第二斷路保護器b。第二支路的第一端與第一支路的第二端相連接，即第一支路與第二支路直連。其中，第二支路的第二端用于輸出配電網系統和/或分布式電源DG的電能，其中，在第二支路上還設置有第三斷路保護器C，第三斷路保護器c與第二斷路保護器b相連接，在第三斷路保護器c處和第一斷路保護器a處配置縱聯保護裝置(未示出)。
[0027]在第一支路上增加第三斷路保護器C，并在第三斷路保護器c處和第一斷路保護器a處配置縱聯保護裝置，該縱聯保護裝置是當線路發生故障時，使兩側開關同時快速跳閘的一種保護裝置。當第一區域內出現故障時，該縱聯保護裝置瞬時動作保護整個區域，將該區域從配電網中切斷，從而切斷該出現故障的支路。
[0028]根據本發明實施例，采用第一支路的第一端與配電網系統側相連接，第二端與分布式電源相連接，其中，第一支路上連接有第一母線，在第一支路上第一母線的第一側設置有第一斷路保護器，在第一支路上第一母線的第二側設置有第二斷路保護器。第二支路的第一端與第一支路的第二端相連接，即第一支路與第二支路直連。其中，第二支路的第二端用于輸出配電網系統和/或分布式電源的電能，其中，在第二支路上還設置有第三斷路保護器，第三斷路保護器與第二斷路保護器相連接，在第三斷路保護器處和第一斷路保護器處配置縱聯保護裝置，從而解決了現有技術中接入微網的配電網在微網發生故障時無法及時切斷故障的支路的問題，達到了在微網發生故障時無法及時切斷故障的支路的問題。
[0029]優選地，在第一斷路保護器a處和第二斷路保護器b處分別配置有第一定時限過電流保護裝置。進一步地，第一定時限過電流保護裝置為具有方向元件的定時限過電流保護裝置。
[0030]其中，定時限過電流保護是指為了實現過電流保護的動作選擇性，各保護的動作時間一般按階梯原則進行調整。即相鄰保護的動作時間，自負荷向電源方向逐級增大，且每套保護的動作時間是恒定不變的，與短路電流無關。
[0031]方向元件可以是電流方向元件，由于電流方向元件可以安裝在線路兩側都有電源的線路兩側開關上，因此，不論正方向還是反方向故障時，保護安裝處均有電流流過，從而避免出現過電流保護誤動作。
[0032]優選地，在第三斷路保護器c處還配置有弱饋保護裝置。
[0033]考慮到當第一區域發生故障時，如果此時DG的輸出功率較小或者已經退出運行，可能導致第三斷路保護器c的方向縱聯保護側的方向元件靈敏度不足，不能動作，所以在第三斷路保護器c處還應配置弱饋保護，以保證無論DG的輸出功率如何變化，方向縱聯保護都能可靠地保護整個第一區域。
[0034]優選地，在第一斷路保護器處設置有第一重合閘，在第三斷路保護器處設置有第二重合閘。
[0035]在第一斷路保護器a和第三斷路保護器c處還設置了重合閘功能，當第一斷路保護器a跳閘后，將啟動第一斷路保護器a處的重合閘重新恢復供電。由于此時第三斷路保護器c已經斷開且未重合，因此第一斷路保護器a只需配置一般的重合閘，不要求有檢同期功能。第三斷路保護器c的重合閘功能只有在第一斷路保護器a判為瞬時性故障時才由第一斷路保護器a來啟動，當然由于此時DG仍然存在，因此這里的重合閘需要檢同期。如果第一區域發生的故障是瞬時性的，則在重合閘動作之后就恢復供電；如果故障是永久性的，則故障由過流第二斷路保護器b或第一斷路保護器a有選擇性地切除。
[0036]優選地，分布式電源DG直接與第一支路的第二端相連接，或者，分布式電源DG通過第二母線與第一支路的第二端相連接。
[0037]如圖1所示，在該電路中，分布式電源DG通過第二母線B與第一支路的第二端相連接，圖2所示，分布式電源DG直接連接到饋線2上。
[0038]如圖1所示，第二支路上連接有第三母線C，在第二支路上第三母線C的第一側設置有第四斷路保護器d，在第二支路上第三母線C的第二側設置有第五斷路保護器e。
[0039]第一區域的保護配置類似于配電網系統中常用的由電流速斷和過電流保護組成的重合閘前加速方式，只是這里用同樣瞬時動作的方向縱聯保護代替了電流速斷保護。第二區域是一個單端電源網絡，在第四斷路保護器d處和第五斷路保護器e處分別配置定時限過電流保護，并根據實際情況采取重合閘前加速或后加速方式。對于沒有接入DG的饋線1，還是按照傳統的重合閘前加速或后加速方式的電流保護進行配置。
[0040]優選地，第四斷路保護器d處和第五斷路保護器e處分別配置有第二定時限過電流保護裝置，第二定時限過電流保護裝置為具有方向元件的定時限過電流保護裝置。
[0041]對饋線2進行上述保護配置以后，由上述分析可知，DG的接入將不會對饋線2原來沒有DG接入時的定時限過電流保護之間的配合產生影響，整條饋線的過電流保護完全可以保留原有的定值和時限上的配合關系，不需要重新進行整定。
[0042]對于有多個DG接入的情況，其原理同上述中接入一個DG的情形，例如，如圖3所示，當饋線2接有2個DG，將饋線2分為3個區域，分別給第一區域和第二區域配置方向縱聯保護，第一區域和第二區域中的定時限過流保護也加裝方向元件。
[0043]如圖2所示，當一條饋線上至少有一個DG不接在母線處時，DG接在母線B和C之間的K點，此時需要在K點兩側分別加裝斷路器第三斷路保護器c和第四斷路保護器d。這樣不可避免地需要進行過電流保護的重新整定配合，為了能在發生故障時較快地切除故障，以減小短路對DG的破壞，可以用反時限過電流保護來代替定時限過電流保護。如果把DG的接入點K當作新的母線，那么此時對各個斷路器處保護的配置將與上述圖1所示的實施例存在不同。
[0044]對反時限過流保護的整定原則是:啟動電流仍然按躲開最大負荷電流來整定；同時，為了保證保護之間的選擇性，要求在最大運行方式下，下一級線路出口短路時，上一級保護在動作時限上要比下一級保護高一個時間階梯At，這樣即可保證在其他運行方式下保護的動作時限均能滿足選擇性要求。按照這一原則，對圖2中饋線2的反時限過電流保護進行整定配合。
[0045]首先對第二區域中第五斷路保護器e處和第四斷路保護器d處的反時限保護進行整定配合，在最大運行方式下，即DG以最大出力運行，第五斷路保護器e的出口發生短路時，第五斷路保護器e可整定為瞬時動作；為保證選擇性，此時第四斷路保護器d的動作時限應比第五斷路保護器e高出一個時間階梯At。這樣整定以后，當DG輸出功率變小或退出運行時，第五斷路保護器e和第四斷路保護器d仍然能夠保證可靠配合。
[0046]對于第一區域中第二斷路保護器b處的反時限過流保護，考慮在DG沒有接入的情況下，第四斷路保護器d出口短路時，第二斷路保護器b的動作時限應整定為比第四斷路保護器d高出一個時間階梯At，這樣就能保證當DG接入以后，第二斷路保護器b和第四斷路保護器d仍然能夠保證選擇性。對于第一斷路保護器a處的反時限保護，按照相同方法與第二斷路保護器b進行時限上的配合。當有多個DG接入以后，保護的配置以及整定方法完全類似。
[0047]當第一區域任一點發生故障，方向縱聯保護兩側的方向元件均判斷為正方向，故認為發生了區內故障，將可靠動作斷開第一斷路保護器a和第三斷路保護器C。隨后第一斷路保護器a處斷路器進行快速重合，如果是瞬時性故障，重合后故障將消失，接著第三斷路保護器c將重合，從而恢復對整條饋線的供電；如果是永久性故障，將由第二斷路保護器b處和第一斷路保護器a處的反時限過流保護選擇性動作切除故障。如果DG的輸出功率變小或者DG退出運行，將導致第三斷路保護器c處的方向元件靈敏度降低，無法啟動。但是，由于在第三斷路保護器c處裝設了弱饋保護，可以保證弱電源側也能可靠動作。
[0048]當第二區域即線路KC和⑶發生故障時，保護的動作行為因采取的重合閘方式的不同而異。以重合閘前加速方式為例，此時將在第四斷路保護器d處配置電流速斷保護用于保護整個第二區域。當第二區域內發生故障時，首先第四斷路保護器d處的電流速斷保護瞬時動作，隨后進行重合。如果是瞬時性故障，重合后故障將消失；如果是永久性故障，則由第五斷路保護器e處或第四斷路保護器d處的反時限過流保護選擇性動作切除故障。由于DG下游的反時限保護按DG的最大出力來進行配合，因此當DG的輸出功率變小或退出運行時，DG下游發生故障后它們仍然能夠有選擇性地動作，不會受DG輸出功率變化的影響。
[0049]當相鄰饋線I發生故障時，由于對第一區域的反時限過流保護都加設了方向元件，流過第二斷路保護器b處和第一斷路保護器a處的是反方向的電流，因此它們不會誤動作。
[0050]保護動作以后有可能會形成孤島，對此可以進行孤島的劃分，以維持孤島內功率的平衡以及電壓頻率的穩定。
[0051]本發明實施例還提供了一種接入微網的配電網保護系統。該保護系統包括:配電網系統；分布式電源，接入所述配電網系統中；本發明實施例提供的接入微網的配電網保護電路，設置在所述分布式電源與所述配電網系統的連接線路上。
[0052]具體地，對于該配電網保護系統的詳細描述可以參見上述對配電網保護電路的描述，這里不做贅述。
[0053]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種接入微網的配電網保護電路，其特征在于，包括: 第一支路，第一端與配電網系統側相連接，第二端與分布式電源相連接，其中，所述第一支路上連接有第一母線，在所述第一支路上所述第一母線的第一側設置有第一斷路保護器，在所述第一支路上所述第一母線的第二側設置有第二斷路保護器；以及 第二支路，第一端與所述第一支路的第二端相連接，其中，所述第二支路的第二端用于輸出所述配電網系統和/或所述分布式電源的電能，其中，在所述第二支路上還設置有第三斷路保護器，所述第三斷路保護器與所述第二斷路保護器相連接，在所述第三斷路保護器處和所述第一斷路保護器處配置縱聯保護裝置。
2.根據權利要求1所述的接入微網的配電網保護電路，其特征在于， 在所述第一斷路保護器處和所述第二斷路保護器處分別配置有第一定時限過電流保護裝置。
3.根據權利要求2所述的接入微網的配電網保護電路，其特征在于，所述第一定時限過電流保護裝置為具有方向元件的定時限過電流保護裝置。
4.根據權利要求1所述的接入微網的配電網保護電路，其特征在于，在所述第三斷路保護器處還配置有弱饋保護裝置。
5.根據權利要求1所述的接入微網的配電網保護電路，其特征在于，在所述第一斷路保護器處設置有第一重合閘，在所述第三斷路保護器處設置有第二重合閘。
6.根據權利要求1所述的接入微網的配電網保護電路，其特征在于，所述分布式電源直接與所述第一支路的第二端相連接，或者，所述分布式電源通過第二母線與所述第一支路的第二端相連接。
7.根據權利要求1所述的接入微網的配電網保護電路，其特征在于， 所述第二支路上連接有第三母線，在所述第二支路上所述第三母線的第一側設置有第四斷路保護器，在所述第二支路上所述第三母線的第二側設置有第五斷路保護器。
8.根據權利要求7所述的接入微網的配電網保護電路，其特征在于，所述第四斷路保護器處和所述第五斷路保護器處分別配置有第二定時限過電流保護裝置，所述第二定時限過電流保護裝置為具有方向元件的定時限過電流保護裝置。
9.一種接入微網的配電網保護系統，其特征在于，包括: 配電網系統； 分布式電源，接入所述配電網系統中； 權利要求1至8中任一項所述的接入微網的配電網保護電路，設置在所述分布式電源與所述配電網系統的連接線路上。
【文檔編號】H02H7/26GK104466923SQ201410678092
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】趙賀, 竺懋渝, 張艷妍, 袁清芳, 陳光華, 李洪濤, 饒強, 張淼, 郝良 申請人:國家電網公司, 國網北京市電力公司, 北京市北供電氣設備試驗中心