基于方向阻抗的储能联络线的保护装置及其整定方法与流程

本发明属于储能设备继电保护，具体地，涉及基于方向阻抗的储能联络线的保护装置及其整定方法。

背景技术：

1、储能电站一般由蓄电池、功率变换系统(pcs)、升压变压器及相关监控和管理系统组成。对于大容量储能电站，一般通过电缆将多个升压变压器高压侧兜接形成一组，然后每组再通过储能联络线与电力系统连接。储能电站工作状态包括充电和放电，两种工作状态下联络线上功率的方向不同。储能电站运行时会根据调度指令或系统频率变化随时切换工作状态，从而造成联络线保护配置复杂。

2、现有技术中，配置光纤电流差动保护实现联络线保护功能，通过光信号将每个储能单元电流量汇集到联络线的光纤电流差动保护，从而准确实现故障的判定。而且，保护动作时间固定不变。光纤电流差动的保护范围仅限于联络线本身，无法为下游设备提供后备保护。

3、此外，现有技术中，但是储能电站运行时联络线功率方向实时变化，光纤电流差动保护需要在联络线两端配置差动专用电流互感器，对于多个升压变压器采用联络线兜接的情况，还需要在每个升压变压器回路都配置差动专用电流互感器，并将电流通过光电转换装置将电信号转换为光信号，用光纤传输到联络线光纤电流差动保护装置上。现有技术涉及到光电转换、长距离光纤敷设、光纤熔接及相关设备调试，从而造成系统配置和接线复杂，现场施工、调试周期长，经济性也比较差。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于方向阻抗的储能联络线的保护装置及其整定方法，采集短路点到保护装置安装点之间的阻抗实际值，通过阻抗实际值是否落在保护动作阻抗构成的动作区间内以判断是否发生区内故障，同时还以储能电站母线电压和储能联络线电流之间的相角实际值与保护动作阻抗相角是否一致，作为是否允许保护动作的判据；根据动作区间内的方向阻抗保护需要配合的其他保护设备，整定保护动作延时；从而构成一种较大保护范围的方向阻抗保护，不但可以保护联络线本身，还可以为下游设备提供后备保护。

2、本发明采用如下技术方案。

3、本发明提出了一种基于方向阻抗的储能联络线的保护装置，各储能单元汇集后经储能联络线接入母线，在储能联络线靠近电网侧配置保护装置，保护装置包括：方向阻抗保护；

4、方向阻抗保护根据设定的保护范围整定保护动作阻抗和保护动作延时；保护动作阻抗包括幅值和相角；

5、方向阻抗保护获取储能电站母线电压和储能联络线电流之间的相角实际值、故障点与保护安装地点之间的阻抗实际值；

6、当阻抗实际值落在保护动作阻抗构成的动作区间内、且相角实际值与保护动作阻抗相角一致时，则判定故障点在区内，延时后保护动作；反之，阻抗实际值不在保护动作阻抗构成的动作区间内或者相角实际值与保护动作阻抗相角不一致时，则判定故障点在区外，保护不动作。

7、利用保护动作阻抗的幅值和相角构成的圆形作为动作区间。

8、方向阻抗保护采集到的故障点与保护安装地点之间的阻抗实际值包括幅值和相角。

9、当阻抗实际值的幅值不大于保护动作阻抗的幅值且阻抗实际值的相角与保护动作阻抗的相角一致时，表征阻抗实际值落在保护动作阻抗构成的动作区间内，无论储能电站是处于对电网释放功率的放电状态还是处于对电网吸收功率的充电状态，当故障发生在储能联络线上时，相角实际值的方向均为外部电网指向储能电站，表征相角实际值与保护动作阻抗相角一致，判定故障点在区内，延时后保护动作。

10、当阻抗实际值的幅值大于保护动作阻抗的幅值，或阻抗实际值的相角与保护动作阻抗的相角不一致时，表征阻抗实际值不在保护动作阻抗构成的动作区间内，无论储能电站是处于对电网释放功率的放电状态还是处于对电网吸收功率的充电状态，当故障发生在外部电网及储能站主变压器上时，相角实际值的方向均为储能电站指向外部电网，表征相角实际值与保护动作阻抗相角不一致，则判定故障点在区外，保护不动作。

11、当动作区间内存在方向阻抗保护需要配合的其他保护设备，保护动作延时整定为动作区间内的其他所有保护设备的动作时间中的最大值与设定的时间级差之和；

12、当动作区间内不存在方向阻抗保护需要配合的其他保护设备，则保护动作延时整定为零。

13、本发明还提出了一种基于方向阻抗的储能联络线的保护装置的整定方法，方法包括：

14、设定方向阻抗保护的保护范围；按照所设定的保护范围进行保护动作阻抗的整定，得到保护动作阻抗的幅值和相角；利用保护动作阻抗的幅值和相角构成动作区间；

15、当动作区间内存在方向阻抗保护需要配合的其他保护设备，保护动作延时整定为动作区间内的其他所有保护设备的动作时间中的最大值与设定的时间级差之和；当动作区间内不存在方向阻抗保护需要配合的其他保护设备，则保护动作延时整定为零。

16、方法还包括：获取储能电站母线电压和储能联络线电流之间的相角实际值，当相角实际值与保护动作阻抗相角一致时，则允许保护动作；反之，当相角实际值与保护动作阻抗相角不一致时，则不允许保护动作。

17、方向阻抗保护允许设置多个保护范围，包括：储能联络线，储能联络线和各储能单元内升压变压器的高压侧绕组，储能联络线和各储能单元内升压变压器的高、低压侧绕组。

18、以储能联络线作为方向阻抗保护的第一保护范围，利用第一保护范围内电气设备的阻抗进行保护动作阻抗的整定，满足如下关系式：

19、zop1＝zl

20、式中，zop1为按第一保护范围整定的第一保护动作阻抗，zl为储能联络线阻抗。

21、以储能联络线和各储能单元内升压变压器的高压侧绕组作为方向阻抗保护的第二保护范围，利用第二保护范围内电气设备的阻抗进行保护动作阻抗的整定，满足如下关系式：

22、zop2＝zl+krelzt

23、式中，zop2为按第二保护范围整定的第二保护动作阻抗，zl为储能联络线阻抗，zt为升压变压器的高压侧绕组的阻抗，krel为可靠系数，取值为0.8。

24、保护动作延时整定为动作区间内的其他所有保护设备的动作时间中的最大值与设定的时间级差之和，满足如下关系式：

25、t＝top1.dow.max+δt

26、式中，top1.dow.max为动作区间内的其他所有保护设备的动作时间中的最大值；δt为时间级差。

27、一种终端，包括处理器及存储介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行根据方法的步骤。

28、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现方法的步骤。

29、本发明的有益效果在于，与现有技术相比至少包括：本发明提出的基于方向阻抗实现储能联络线的保护装置，方向阻抗是故障点和保护装置安装点之间的阻抗，实现了根据故障点和保护装置安装点之间的距离远近而整定动作阻抗值和动作延时的一种保护装置。

技术特征：

1.一种基于方向阻抗的储能联络线的保护装置，各储能单元汇集后经储能联络线接入母线，在储能联络线靠近电网侧配置保护装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置，其特征在于，

6.根据权利要求2所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置，其特征在于，

7.一种基于方向阻抗的储能联络线的保护装置的整定方法，适用于权利要求1至6任一项所述的保护装置，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置的整定方法，其特征在于，

9.根据权利要求7所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置的整定方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置的整定方法，其特征在于，

11.根据权利要求9所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置的整定方法，其特征在于，

12.根据权利要求7所述的基于方向阻抗的储能联络线的保护装置的整定方法，其特征在于，

13.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于：

14.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求7-12任一项所述方法的步骤。

技术总结基于方向阻抗的储能联络线的保护装置及其整定方法，保护装置包括：方向阻抗保护；方向阻抗保护根据设定的保护范围整定保护动作阻抗和保护动作延时；保护动作阻抗包括幅值和相角；方向阻抗保护获取储能电站母线电压和储能联络线电流之间的相角实际值、故障点与保护安装地点之间的阻抗实际值；当阻抗实际值落在保护动作阻抗构成的动作区间内、且相角实际值与保护动作阻抗相角一致时，则判定故障点在区内，延时后保护动作；反之，阻抗实际值不在保护动作阻抗构成的动作区间内或者相角实际值与保护动作阻抗相角不一致时，则判定故障点在区外，保护不动作。构成较大保护范围的方向阻抗保护，不但可以保护联络线本身，还可以为下游设备提供后备保护。技术研发人员：王劲松,姜华,苏麟,顾越岭,朱忠亭,袁力翔,曹进明,王世静,施春华,李岩峰,魏鹏冲,袁晖,李璐慧受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23