发明专利｜一种微电网继电保护装置

摘要：本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种微电网继电保护装置与保护方法。

申请人：辛宏影

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种微电网继电保护装置与保护方法;该装置中每路信号采集判别系统按照电信号传递方向依次包括第一开关，采样电路，第二开关，第一保持电路，第三开关，并联设置的包括第四开关和第二保持电路的第一支路和包括第五开关和第三保持电路的第二支路，减法运算电路，绝对值运算电路，电压比较电路、第六开关和控制器;该方法控制各个开关的时序，监测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，输出跳闸控制信号;本发明不仅能够在两种模式之间切换，而且同样具有快速速断保护的时效性，还能够避免错过切换信号问题的发生，并且能够避免误将电网非稳态畸变噪声信号判断为切换信号问题的发生。

技术背景

微电网(Micro-Grid)是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行(连接到外部电网上运行)，也可以孤立运行(脱离外部电网独立运行)。

微电网的正常运行，需要继电保护装置进行保驾护航。由于传统继电保护装置不具备“ 并网运行模式-孤立运行模式”的转换功能，因此传统继电保护装置还不能适应微电网的上述双网切换方式;此外，微电网内部有数量众多的距离很短的分布式电源，很容易造成短路电流急剧增大，此时，如果不能及时断开相应回路，则对于微电网的安全生产将具有较大危害，由于传统继电保护装置都是针对10KV及以上电压的大电网线路应用而设计的，在时效上难以满足400V及以下微电网快速切除故障的保护需求针对上述两方面问题，申请号为201110258295.9的发明专利《微电网继电保护方法与装置》，通过检测微电网与大电网之间连接的微电网开关的分合闸状态，判断微电网的运行状态，当微电网处于孤立运行状态时，使微电网继电保护装置运行在微电网继电保护状态，当微电网处于并网运行状态时，使微电网继电保护装置进入常规继电保护模式。

该发明适用于微电网在“ 并网运行模式-孤立运行模式”之间切换，针对微电网孤立运行时短路电流较并网时小、但增长更为急剧的特点，采用包含图变量启动和两点计算过程的故障电流算法，可以将整个出口时间控制在3ms左右，实现10ms内跳闸的出口时间，提高了快速速断保护的时效性;然而，这种方法没有考虑到以下两个问题：

第一、采样的过程有可能错过切换信号;

第二、这种方式可能会误将电网非稳态畸变噪声信号判断为切换信号。

以上两个问题，还没有查阅到相关资料能够进行很好地解决。

发明要点简述：

1 .微电网继电保护装置，其特在于，包括2n路信号采集判别系统，每路信号采集判别系统按照电信号传递方向依次包括第一开关，采样电路，第二开关，第一保持电路，第三开关，并联设置的第一支路和第二支路，所述第一支路包括第四开关和第二保持电路，第二支路包括第五开关和第三保持电路，减法运算电路，绝对值运算电路，电压比较电路、第六开关和控制器，所述控制器用于控制第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关的通断，接收电压比较电路输出的比较结果，输出跳闸控制信号;

所述第一开关包括闭合和断开两种工作状态，闭合时间为20/2nms;

所述采样电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的同相输入端与第一开关连接，反相输入端与输出端直接连接;

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

所述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连接，并通过电容C2接地，反相输入端与输出端直接连接;

所述第五开关包括闭合和接地两种工作状态;

所述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C4接地，反相输入端与输出端直接连接;

所述减法运算电路包括运算放大器U5，运算放大器U5的同相输入端通过阻值为r1的电阻R53连接运算放大器U4的输出端，通过阻值为r1的电阻R54接地，运算放大器U5的反相输入端通过阻值为r1的电阻R51连接运算放大器U3的输出端，通过阻值为r1的电阻R52连接运算放大器U5的输出端;

所述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的反相输入端通过阻值为r2的电阻R61连接运算放大器U5的输出端，通过阻值为r2的电阻R62连接绝对值电路的输出端，通过二极管VD1连接运算放大器U6的输出端，运算放大器U6的输出端通过二极管VD2连接绝对值电路的输出端;运算放大器U6的反相输入端通过电阻R63接地;运算放大器U7的同相输入端通过阻值为r2的电阻R71连接运算放大器U5的输出端，运算放大器U7的反相输入端通过阻值为r2的电阻R72连接绝对值电路的输出端，通过二极管VD3连接运算放大器U7的输出端，运算放大器U7的输出端通过二极管VD4连接绝对值电路的输出端;

所述电压比较电路包括运算放大器U8，运算放大器U8的反相输入端设置阈值电压，运算放大器U8的同相输入端连接绝对值电路的输出端，运算放大器U8的输出端通过第六开关连接控制器;

第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关在相邻两个周期内的控制时序为：

S1、第一开关闭合、第二开关闭合、第三开关连接第一支路、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、第三开关连接悬空、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、第三开关连接第二支路、第四开关闭合、第五开关闭合、第六开关闭合;

S4、第一开关断开、第二开关接地、第三开关连接悬空、第四开关接地、第五开关闭合、第六开关断开;