储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法技术

本发明专利技术公开了一种储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法。该方法为：首先定义临界电流、最远短路电流、达标电流，根据配电网参数及储能电站输出电流的最大限制值计算临界电流；然后比较临界电流与最远短路电流的大小关系，判断储能电站输出短路电流是否达到最大电流限制；最后根据储能电站输出短路电流是否达限，确定优化因子α，对储能电站接入点上游线路的限时电流速断保护定值进行优化。本发明专利技术无需限制储能电站的接入容量和接入位置，能够在储能电站充电、备用、放电三种工作状态下进行动作，适用性强、可靠性高。可靠性高。可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法


[0001]本专利技术属于配电自动化领域，特别是一种储能电站接入配电网的限时电流速断保护 定值优化方法。

技术介绍

[0002]随着电力系统的不断发展，能源问题也不断突出，可再生能源以分布式电源的形式 逐渐推广应用，在改善了电力能源产业结构的同时也改变了传统电力系统集中式供电的 格局。但无论是以大容量、高参数机组发电，通过超高压、远距离输电形成大电网供电 的传统电力生产模式供电，还是容量较小、分布较为分散的新兴可再生能源模式供电， 都离不开与储能系统的配合。
[0003]储能系统的典型应用场景包括集中式新能源+储能系统、电源侧调频储能、电网侧 储能、分布式及微网储能以及用户侧应用。近年来，储能电站因其削峰填谷、提高供电 稳定性等作用，在配电系统中的应用越来越广泛，丰富了配电网的供电结构的同时也给 配电网的安全运行带来了新的问题。
[0004]配电网的继电保护是以配电网的放射性结构、单电源供电的特点为基础而设计的， 以三段式电流保护为主，储能电站的接入使得配电网由单电源供电变为多电源供电，而 储能电站又区别于常规电源，其故障特性受其控制策略影响极大，特别对于储能电站接 入点上游线路的限时电流速断保护定值整定而言，如果采用常规的定值整定方式，会导 致保护的灵敏度降低，出现拒动现象，威胁配电网的供电安全。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种适用性强、可靠性高的储能电站接入配电网的限时电流速 断保护定值优化方法。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种储能电站接入配电网的限时电流速断保护 定值优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、构建储能电站等效模型，定义临界电流、最远短路电流、达标电流，根 据配电网参数及储能电站输出电流的最大限制值计算临界电流；
[0008]步骤2、比较临界电流与最远短路电流的大小关系，判断储能电站输出短路电流 是否达到最大电流限制；
[0009]步骤3、根据储能电站输出短路电流是否达限，确定优化因子α，对储能电站接 入点上游线路的限时电流速断保护定值进行优化。
[0010]进一步地，步骤1中所述的构建储能电站等效模型，具体如下：
[0011]根据采用恒功率控制的储能电站控制策略及工作特性，建立储能电站等效模型为：
[0012]之间的阻抗计算式为：
[0033][0034]式中，S
N
为储能电站额定容量，β
D
为常数；
[0035]步骤3.2、根据储能电站输出电流是否达限，确定优化因子α，计算出储能电站接 入点下游线路的电流速断保护定值：
[0036][0037]式中，为储能电站接入点下游线路的电流速断保护定值，为电流速断保护 可靠系数；为限时电流速断保护可靠系数；
[0038]步骤3.3、对储能电站接入点上游线路的限时电流速断保护定值进行优化，公式为：
[0039][0040]式中，为储能电站接入点上游线路的限时电流速断保护定值。
[0041]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)从修改保护定值的角度出发来进行 保护方案的优化，不必因保护要求而限制储能电站的接入容量和接入位置，适用性强； (2)综合考虑了储能电站的控制策略和工作特性，构建了储能电站的等效模型，使得 改进后的保护在储能电站充电、备用、放电三种工作状态下都能可靠动作，可靠性高。
附图说明
[0042]图1为本专利技术储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法的流程示意 图。
[0043]图2为本专利技术中PQ控制的储能电站的整体结构框图。
[0044]图3为本专利技术中典型含储能电站的配电网的拓扑结构图。
[0045]图4为本专利技术中储能电站接入点下游线路短路时的等值电路图。
[0046]图5为本专利技术中储能电站上游线路限时电流速断保护定值优化整体流程图。
具体实施方式
[0047]本专利技术储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法，包括以下步骤：
[0048]步骤1、构建储能电站等效模型，定义临界电流、最远短路电流、达标电流，根 据配电网参数及储能电站输出电流的最大限制值计算临界电流；
[0049]步骤2、比较临界电流与最远短路电流的大小关系，判断储能电站输出短路电流 是否达到最大电流限制；
[0050]步骤3、根据储能电站输出短路电流是否达限，确定优化因子α，对储能电站接 入点上游线路的限时电流速断保护定值进行优化。
[0051]进一步地，步骤1中所述的构建储能电站等效模型，具体如下：
[0052]根据采用恒功率控制的储能电站控制策略及工作特性，建立储能电站等效模型为：
[0053][0054]式中，S
N
为储能电站额定功率，E
G
为储能电站出口相电压，I
G
为储能电站输出 相电流，I
N
为储能电站额定相电流。
[0055]进一步地，步骤1中所述的定义临界电流、最远短路电流、达标电流，具体如下：
[0056]临界电流的定义为：设定I
N
为储能电站额定电流，则储能电站输出电流恰好达到最 大电流限制时，即2倍额定电流2I
N
时流过储能电站接入点上游线路保护的电流，其计 算式为：
[0057][0058]式中，I1'为临界电流，E为储能电站额定相电压，Z
S
为系统电源阻抗，Z1为储能 电站接入点上游线路阻抗；
[0059]最远短路电流的定义为：储能电站接入点上游线路的限时电流速断保护的保护范围 末端发生短路故障时，流过储能电站接入点上游线路保护的电流；
[0060]达标电流的定义为：限时电流速断保护灵敏度恰好满足要求时，储能电站接入点上 游线路限时电流速断保护的定值，其计算式为：
[0061][0062]式中，I
D
为达标电流，I
1m
为储能电站接入点上游线路末端两相短路时流过储能电 站接入点上游线路保护的电流，K
sen
为满足要求的灵敏度，取值为1.3。
[0063]进一步地，步骤2所述的比较临界电流与最远短路电流的大小关系，判断储能电站 输出短路电流是否达到最大电流限制，具体如下：
[0064]步骤2.1、定义k点为临界电流对应短路点，k点与储能电站接入点下游线路首端之 间的阻抗计算式为：
[0065][0066]式中，Z2为储能电站接入点下游线路阻抗，β'为常数；
[0067]根据上式计算出β'，若β'≥1，则储能电站输出电流必定达限；若β'＜1，则进入步 骤2.2；
[0068]步骤2.2、设定最远短路电流小于临界电流，则最远短路电流的计算式为：
[0069][0070]式中，I
″1为最远短路电流，β为常数；
[0071]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建储能电站等效模型，定义临界电流、最远短路电流、达标电流，根据配电网参数及储能电站输出电流的最大限制值计算临界电流；步骤2、比较临界电流与最远短路电流的大小关系，判断储能电站输出短路电流是否达到最大电流限制；步骤3、根据储能电站输出短路电流是否达限，确定优化因子α，对储能电站接入点上游线路的限时电流速断保护定值进行优化。2.根据权利要求1所述的储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法，其特征在于，步骤1中所述的构建储能电站等效模型，具体如下：根据采用恒功率控制的储能电站控制策略及工作特性，建立储能电站等效模型为：式中，S
N
为储能电站额定功率，E
G
为储能电站出口相电压，I
G
为储能电站输出相电流，I
N
为储能电站额定相电流。3.根据权利要求1或2所述的储能电站接入配电网的限时电流速断保护定值优化方法，其特征在于，步骤1中所述的定义临界电流、最远短路电流、达标电流，具体如下：临界电流的定义为：设定I
N
为储能电站额定电流，则储能电站输出电流恰好达到最大电流限制时，即2倍额定电流2I
N
时流过储能电站接入点上游线路保护的电流，其计算式为：式中，I'1为临界电流，E为储能电站额定相电压，Z
S
为系统电源阻抗，Z1为储能电站接入点上游线路阻抗；最远短路电流的定义为：储能电站接入点上游线路的限时电流速断保护的保护范围末端发生短路故障时，流过储能电站接入点上游线路保护的电流；达标电流的定义为：限时电流速断保护灵敏度恰好满足要求时，储能电站接入点上游线路限时电流速断保护的定值，其计算式为：式中，I
D
为达标电流，I
1m
为储能电站接入点上游线...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓雨捷，蒋海峰，王宝华，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：