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发明专利|一种微电网继电保护方法

2019-09-30 点击:1136

摘要:本发明属于电力系统技术领域,尤其涉及一种微电网继电保护装置及保护方法。该设备中的每个信号采集和鉴别系统根据电信号传输方向依次包括第一开关,采样电路和第二开关。第一保持电路,第三开关,包括第四开关和第二保持电路的第一分支以及包括第五开关和第三保持电路的第二分支,减法电路和绝对值运算电路,电压比较电路,第六开关和控制器;该方法控制每个开关的时序,监视电压比较电路中输入电压大于阈值电压的总次数和连续次数,并输出跳闸控制信号。本发明不仅可以在两种模式间切换中使用,而且具有快速快断保护的及时性,还可以避免发生漏接切换信号的问题,并且可以避免错误地将电网非稳态失真噪声信号确定为开关信号问题。

申请人:辛红英

图1是本发明的微电网继电保护装置的系统示意图。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域,尤其涉及一种微网继电保护装置及保护方法。

发明背景

微电网是指由分布式电源,能量存储设备,能量转换设备,负载,监视和保护设备组成的小型配电系统。它是一个自治系统,可以实现自我控制,保护和管理。它可以与外部电网并行运行(连接到外部电网),也可以独立运行(独立于外部电网运行)。

微电网的正常运行需要继电器保护装置来护航。由于传统的继电保护装置不具有“连网运行方式-隔离运行方式”的转换功能,因此传统的继电保护装置无法适应上述微电网的双网切换方式。另外,微电网内部距离很大。分布式电源很短,很容易引起短路电流急剧增加。这时,如果相应的电路不能及时断开,对传统的继电保护装置是10KV的,则对微电网的安全生产会更加有害。专为上述电压和大电网线的应用而设计,很难满足400V及以下电压下微电网快速切除的保护要求。

对于以上两个方面,当微电网处于隔离状态时,申请号.9的发明专利《微电网继电保护方法与装置》通过检测连接在微电网和大电网之间的微电网开关的打开和关闭状态来确定微电网的运行状态。操作。在该状态下,微电网继电保护装置在微电网继电保护状态下工作,当微电网处于并网运行状态时,微电网继电保护装置进入常规继电保护模式。本发明适用于“并网运行模式-隔离运行模式”中的微电网之间的切换,并且微电网的隔离运行中的短路电流小于并网运行中的短路电流,但是增长更为尖锐,并且包括了映射变量start和2。点计算过程的故障电流算法可以将整个退出时间控制在3ms左右,实现跳闸的退出时间在10ms以内,并提高了时效性。快速的速断保护;但是,此方法没有考虑以下两个问题:

首先,采样过程可能会丢失开关信号;

第二,此方法可能会错误地将电网非稳态失真噪声信号确定为开关信号。

上面的两个问题还没有被参考,相关的信息可以很好地解决。

图2是减法电路之前的电路连接的示意图。

发明内容

为解决上述两个问题,本发明设计了一种微网继电保护装置及保护方法,不仅可以在“连接运行模式-隔离运行模式”之间切换,而且具有快速快速断开保护的及时性。更重要的是,与申请号为.9的发明专利相比,不仅可以避免开关信号丢失的问题,而且可以通过错误地确定电网的非稳态失真噪声信号来避免开关信号问题的发生。

本发明的目的是这样实现的:

一种微网继电保护装置,包括2n路信号采集识别系统,每个信号采集识别系统根据电信号的传输方向包括第一开关,采样电路,第二开关,第一保持电路和第三开关。第一分支和第二分支并联布置,第一分支包括第四开关和第二保持电路,第二分支包括第五开关和第三保持电路,减法电路,绝对值运算电路,电压比较电路,第六开关和控制器,其中,控制器被配置为控制第一开关,第二开关,第三开关,第四开关,第五开关和第六开关的接通和断开,并接收电压比较电路输出比较结果,输出跳闸控制信号;

第一开关包括闭合和断开两种工作状态,闭合时间为20/2 nms。

采样电路包括运算放大器U1,运算放大器U1的同相输入端连接到第一开关,反相输入端直接连接到输出端;

第二开关包括闭合和接地两种工作状态,闭合时间不小于20/2 nms,并覆盖第一开关的闭合时间;

第一保持电路包括运算放大器U2,运算放大器U2的同相输入端与第一开关相连,并通过电容器C2接地,反向输入端与输出端直接相连。

第四开关包括闭合和接地两种工作状态。

第二保持电路包括运算放大器U3,运算放大器U3的同相输入端与第三开关连接,并通过电容器C3接地,反相输入端与输出端直接连接。/p>

第五开关包括闭合和接地两种工作状态。

第三保持电路包括运算放大器U4,运算放大器U4的同相输入端与第三开关连接,并通过电容器C4接地,反相输入端与输出端直接连接。/p>

减法运算电路包括运算放大器U5,运算放大器U5的同相输入端子通过电阻值为r1的电阻R53与运算放大器U4的输出端子连接,该电阻R53由电阻值为r1的电阻R54接地运算放大器U5的反相输入端子通过电阻值为r1的电阻R51与运算放大器U3的输出端子连接。 R1的电阻R52连接到运算放大器U5的输出。

绝对值电路包括运算放大器U6和运算放大器U7。运算放大器U6的反相输入端通过电阻值r2的电阻R61连接运算放大器U5的输出端,绝对值电路的输出端通过电阻值r2的电阻R62连接。运算放大器U6的输出端通过二极管VD1连接。 U6的输出是2。

极管VD2连接到绝对值电路的输出端子。运算放大器U6的同相输入端通过电阻R63接地。运算放大器U7的同相输入端通过电阻值为r2的电阻R71与运算放大器U5的输出端相连,运算放大器U7的反相输入端与绝对值的输出端相连。电路通过电阻值r2的电阻器R72,通过二极管VD3连接到运算放大器U7的输出端,运算放大器U7的输出端通过二极管VD3连接到绝对值电路的输出端。二极管VD4; p>

电压比较电路包括运算放大器U8。运算放大器U8的反相输入端子被提供有阈值电压。运算放大器U8的同相输入端子连接到绝对值电路的输出端子,并且运算放大器U8的输出端子通过第六开关连接到控制器。

第一开关,第二开关,第三开关,第四开关和第五开关在两个相邻周期内的控制时序为:

S1,第一开关闭合,第二开关闭合,第三开关连接到第一分支,第四开关闭合,第五开关闭合,第六开关闭合;

S2,第一开关断开,第二开关接地,第三开关左连接,第四开关闭合,第五开关接地,第六开关断开;

S3,第一开关闭合,第二开关闭合,第三开关连接第二分支,第四开关闭合,第五开关闭合,第六开关闭合;

S4,断开第一开关,第二开关接地,第三开关接地,第四开关接地,第五开关闭合,第六开关断开。

上述微电网继电保护装置还包括电流电压转换电路;

电流-电压转换电路包括运算放大器U9。运算放大器U9的反相输入端子通过电阻器R91接地,并且通过电阻器R92连接到运算放大器U9的输出端子。运算放大器U9的同相输入端子通过串联电阻R93和电阻R94连接。接地,输入电流在电阻器R93和电阻器R94之间流动;运算放大器U9的输出连接到第一开关。

在上述微电网继电保护装置中,在不同的信号采集和鉴别系统中,运算放大器U8的反相输入端设定的阈值电压是不同的。

其中ΔU是采样点的阈值电压,k是系数,U是采样点的标准电压,Umax是电压最大值,Umin是电压最小值。

在上述微电网继电保护装置上实现的微电网继电保护方法,包括以下步骤:

步骤S1:控制器监控各信号采集鉴别系统中电压比较电路的输出,并从各信号采集鉴别系统电压比较电路中输入电压大于阈值电压的情况开始记录。 p>

步骤S2,从步骤S1中记录开始时开始,在跳闸控制信号允许的延迟时间内获得一系列电压比较电路的输出;

步骤S3:如果满足以下条件,则判断一系列电压比较电路的输出结果:

电压比较电路中输入电压大于阈值电压的次数连续超过N1次,进入步骤S4;

电压比较电路中输入电压大于阈值电压的次数不连续超过N1次,控制器不输出跳闸控制信号;

步骤S4:如果满足以下条件,则确定一系列电压比较电路的输出:

电压比较电路中输入电压大于阈值电压的总次数超过N2次,进入步骤S5;

输入电压大于电压比较电路中的阈值电压的总次数不超过N2次,控制器不输出跳闸控制信号;

步骤S5,控制器输出跳闸控制信号。

有益效果:

首先,由于本发明还具有通过收集电压或电流信号并将其与阈值进行比较来输出跳闸控制信号的功能,因此它还具有在“连接操作模式-隔离操作模式”之间切换的功能; p>

其次,由于本发明包括一个2n通道的信号采集和鉴别系统,所以对于一个8位的控制信号可以实现256通道的采集,对于一个50Hz的工频交流电,对于0只需要一次。 毫秒,持续36次。采样(相当于.9的发明专利)仅为2.8125ms,比申请号.9的发明专利的3ms略少,因此具有快速速断保护的及时性,甚至效果得到提高;

第三,由于本发明的微电网继电保护装置设有2n路信号采集与判别系统,因此,在信号采集与判别系统刚刚完成时,信号采集与判别系统可以直接接管信号采集工作。信号采集,因此连续采样避免了漏接开关信号问题的发生;

第四,由于本发明的微电网继电保护方法,在电压比较电路中增加了对输入电压大于阈值电压的连续次数和总次数的监控,电压比较基于非稳态失真噪声信号下的干扰。在该电路中,输入电压大于阈值电压的连续次数和总次数几乎不超过阈值,从而可以避免在切换时确定电网不稳定畸变噪声信号的错误。信号问题。

发明要点概述

一种微网继电保护方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

步骤S1:控制器监控各信号采集鉴别系统中电压比较电路的输出,并从各信号采集鉴别系统电压比较电路中输入电压大于阈值电压的情况开始记录。 p>

步骤S2,从步骤S1中记录开始时开始,在跳闸控制信号允许的延迟时间内获得一系列电压比较电路的输出;

步骤S3:如果满足以下条件,则判断一系列电压比较电路的输出结果:

电压比较电路中输入电压大于阈值电压的次数连续超过N1次,进入步骤S4;

电压比较电路中输入电压大于阈值电压的次数不连续超过N1次,控制器不输出跳闸控制信号;

步骤S4:如果满足以下条件,则确定一系列电压比较电路的输出:

电压比较电路中输入电压大于阈值电压的总次数超过N2次,进入步骤S5;

输入电压大于电压比较电路中的阈值电压的总次数不超过N2次,控制器不输出跳闸控制信号;

步骤S5,控制器输出跳闸控制信号。

图3是减法电路和后续电路连接的示意图。

图4是电流电压转换电路。

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