線路保護繼電器

一種控制環(huán)節(jié)中的繼電器，在輸入線路正常時，隨輸入的“通”和“斷”工作信號而工作；在輸入線路發(fā)生斷線、短路時，保護動作,指示相應的故障狀態(tài)。有效的區(qū)分正常工作時的“通”和“斷”工作信號，和因故障造成的“通”和“斷”故障信號，杜絕線路故障造成控制系統(tǒng)的誤動作，保證控制系統(tǒng)的安全、可靠，推動自動化的發(fā)展。2100433B

中文名稱 直流線路保護

英文名稱 DClineprotection

中文名稱：直流線路保護；英文名稱：DClineprotection；定義1：直流線路故障的保護。包括直流線路行波保護、微分欠壓保護、直流線路縱差保護等。...2100433B

由于微網(wǎng)線路故障電流的特殊性，使得傳統(tǒng)的保護方案不再適用。因此不少國內(nèi)外學者開始對微網(wǎng)線路保護配置進行研究，從是否依賴通信技術(shù)以及保護原理的實現(xiàn)方法上，將微電網(wǎng)線路保護方案的研究主要分為以下3類 ：

1）基于本地量的微網(wǎng)保護：對傳統(tǒng)保護原理進行修改以適應微網(wǎng)新的故障特征，成本低，對配網(wǎng)自動化要求不高。保護整定值不可實時調(diào)整，不能完全適應微網(wǎng)的特殊性。

2）基于中央控制的微網(wǎng)保護：在線對保護定值整定和對故障定位，克服了微網(wǎng)復雜運行狀態(tài)對保護的影響。依賴通信，實時性要求較高，中央保護單元需要處理海量的網(wǎng)信息，存在單點失效的風險。

3）基于分區(qū)的微網(wǎng)保護：實現(xiàn)微網(wǎng)的有限區(qū)域集成保護，避免中央保護單元因為處理信息量過人而導致保護延遲動作。必須協(xié)調(diào)控制每個保護單元，增加了微網(wǎng)保護的復雜性，不利于最大限度的利用微源。

（1）基于本地量的微網(wǎng)保護。有文獻提出采用反時限的保護方案，通過選擇合理的反時限形狀系數(shù)和動作時間常數(shù)完成上下級保護間的配合。并根據(jù)保護與故障點的距離不同造成的電壓跌落程度不同，提出采用低電壓加速因子提高傳統(tǒng)反時限保護方案的動作速度。前者提出基于負荷阻抗的反時限低阻抗保護方案，后者提出低電壓加速反時限過電流保護方案。也有文獻在微網(wǎng)拓撲圖簡化的基礎(chǔ)上，提出基于邊電壓的微網(wǎng)保護方案。該方法的局限性在于對拓撲變化具有一定的依賴性，對于合閘瞬間以及網(wǎng)絡(luò)拓撲剛剛改變后發(fā)生故障的情況保護無法正確動作。有文獻提出一種基于母線上導納量變化為判據(jù)的保護方案，通過比較故障前后母線上測量導納的幅值與相角的變化，有效地區(qū)分微電網(wǎng)的區(qū)內(nèi)外故障，實現(xiàn)故障的檢測與定位。該保護方案比單純運用電流或電壓變化為故障判據(jù)，具有更高的靈敏性和可靠性。但對于含過渡電阻的故障類型可能導致保護方案的部分失靈，需配備相應的后備保護;

（2）基于中央控制的微網(wǎng)保護。有研究應用微網(wǎng)中央保護單元與微網(wǎng)中的所有繼電器和微源實時通信，通過在線監(jiān)測微網(wǎng)運行模式的變化，DG的數(shù)量、類型、狀態(tài)，方向元件信息和電壓、電流故障分量信息來確定故障類型，以便實時整定動作值，并通過斷路器和負荷電流信息確定故障位置。不足的是一旦某一元件發(fā)生變化，需要重新計算整定，此時若發(fā)生故障微網(wǎng)可能處于無保護的狀態(tài)，同時如果傳輸信息錯誤或沒有實時同步信息保護可能會誤動或拒動。也有文獻提出基于故障電流方向角判別的微電網(wǎng)自適應保護方法，有效地解決了微電網(wǎng)故障潮流多向性引起保護的誤動作問題;將微網(wǎng)實時拓撲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為樹形節(jié)點路徑圖，采用樹形節(jié)點搜索方法及節(jié)點路徑算法對微網(wǎng)內(nèi)保護裝置的動作值及動作時限進行實時整定，有效地解決了對不同運行方式及拓撲結(jié)構(gòu)下微電網(wǎng)保護裝置動作值的自適應整定問題。有文獻提出了利用智能繼電器及控制網(wǎng)絡(luò)輔助的保護方案，用智能數(shù)字測量單元代替價格昂貴的繼電器，中央控制器與數(shù)字測量單元通過控制網(wǎng)絡(luò)連接能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的保護功能。文中將微網(wǎng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)配置，有效地解決了微電網(wǎng)運行在孤島模式下切除故障線路后，引起的發(fā)電功率與負載不匹配的問題。而建立的新的高阻抗故障探測方法，可以在檢測到的故障電流較小時，就動作跳閘。

（3）基于分區(qū)的微網(wǎng)保護。有文獻提出了基于Multi Agent的微網(wǎng)分區(qū)保護實現(xiàn)方案。將微網(wǎng)劃分為若干保護區(qū)域，利用阻抗元件和功率變化量方向元件鎖定故障區(qū)域，同時利用Agent之間的協(xié)作能力提高了微網(wǎng)保護的整體性能，能夠進行在線協(xié)調(diào)整定，更適合于微網(wǎng)靈活多變的運行方式及雙向潮流的特點。也有文獻引入正序故障分量原理，提出一種基于有限區(qū)域集成的保護方案。將微電網(wǎng)以母線為依據(jù)分割為若干個區(qū)域，在每個區(qū)域設(shè)置一個有限區(qū)域保護單元。利用各區(qū)域主饋線與從饋線的正序故障分量電流相角差實現(xiàn)故障區(qū)域和故障線路的定位。不足是故障時微源的電壓會有所跌落，對保護方案的適應性產(chǎn)生影響。有文獻提出利用故障前后的電流方向判斷故障區(qū)域，將斷路器間的區(qū)域作為最小研究單元，區(qū)域內(nèi)的DG接入或者退出不影響保護。前者還在微網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置一個中央保護單元，匯集各MTU提供的故障電流方向信息，通過計算來鎖定故障區(qū)域。后者將數(shù)據(jù)通信和保護裝置的故障信息交換分開，保護信息只是簡單的布爾信號，能在相鄰保護裝置之間高速傳遞。也有文獻提出了微網(wǎng)分割區(qū)域的概念，并將分割區(qū)域看成是圖的節(jié)點，斷路器看成是圖的邊，建立微網(wǎng)的圖模型。將對綜合電流方向的判斷轉(zhuǎn)移到對邊電流方向的判斷，進而提出了邊方向變化量保護。缺點是僅適合輻射型網(wǎng)絡(luò)，當電網(wǎng)中出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)時，無法應用。且當微網(wǎng)新增或減少支路時，需重新分割區(qū)域。

線路保護裝置一般由測量元件、邏輯元件和執(zhí)行元件三部分組成。

(1)測量元件。作用：測量從被保護對象輸人的有關(guān)物理量(如電流、電壓、阻抗、功率方向等)，并與已給定的整定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號，從而判斷保護是否應該啟動。

(2)邏輯元件。作用：根據(jù)測量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的布爾邏輯及時序邏輯工作，最后確定是否應跳閘或發(fā)信號，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。邏輯回路有或、與、非、延時啟動、延時返回、記憶等。

(3)執(zhí)行元件。作用：根據(jù)邏輯元件傳送的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務(wù)。如：故障時跳閘；不正常運行時發(fā)信號；正常運行時不動作。