一种微电网保护系统的建模方法

摘要

本发明公开了一种微电网保护系统的建模方法，利用IEC 61850标准，根据类别对微电网内的继电器、往复式发电机、燃料电池、光伏电池板分别进行建模，建立的各模型通过IEC 61850标准与微电网保护控制单元相连接，便于扩展，利用延伸通信来监视微电网以及更新继电器故障电流，以便对分布式发电机的连接/断开等动态变化迅速做出反应，建立通用模型，更好适应了微电网拓扑结构动态变化的特征，实现了模型的“即插即用”，具有良好的应用前景。

主权项

一种微电网保护系统的建模方法，其特征在于：利用IEC 61850标准，根据类别对微电网内的继电器、往复式发电机、燃料电池、光伏电池板分别进行建模，建立的各模型通过IEC 61850标准与微电网保护控制单元相连接，便于扩展，(A)继电器的建模过程，包括以下步骤，步骤(A1)，通过微电网保护控制单元，根据公式(1)，计算出各继电器对应的运行故障电流I_relay，$I_{relay}=(I_{faultGRID}\times OperatingMode)+\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}(k_i\times I_{faultDGi}\times {\mathrm{Status}}_{DGi})---\left(1\right)$其中，m为微电网中分布式发电机的数量，k_i为影响因子；I_faultGRID为整个微电网的故障分配电流、Operating Mode为微网的运行模式、I_faultDGi为分布式发电机的故障非配电流、Status_DGi为分布式发电机的接入状态；选择性时延Trelay，为保护固有延时，对于距离保护为阶梯形时限特性，根据运行故障进行选择，判断为距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段延时中的一个；对于过流保护为反时限延时特性，与运行故障电流成反比计算得到；步骤(A2)，微电网保护控制单元通过IHMI接口，将各继电器对应的运行故障电流Irelay、选择性时延Trelay参数，传输到各继电器的ITCI接口单元上；步骤(A3)，将各继电器对应的运行故障电流Irelay、选择性时延Trelay的临界值存储在各继电器内的过电流检测单元中，所述过电流检测单元用于检测预定方向上的交流过电流；步骤(A4)，微电网中的逻辑节点TCTR将电流检测信号传输给过电流检测单元，与其内部的临界值比较，若存在过电流信号，则过电流检测单元经过发送给继电器内部的开关控制器；步骤(A5)，开关控制器发送触发信号给断路器；(B)往复式发电机的建模过程，包括以下步骤，步骤(B1)，将往复式发电机根据IEC 61850标准建模，包括将机械能转换成电能的往复式发动机建模、控制发电机电源的选择、燃料特性的选择、燃料输送系统的选择；步骤(B2)，对往复式发电机内励磁单元的逻辑节点DREX和DEXC进行建模，包括铭牌信息、最大功率值、最大电流值和故障贡献电流；步骤(B3)，建立同步器逻辑节点RSYN，实现往复式发电机的输出通过继电器与微电网系统同步；步骤(B4)，给往复式发电机增加通信模块，将往复式发电机的状态、额定电流以及其类型上报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元；(C)燃料电池的建模过程，包括以下步骤，步骤(C1)，将燃料电池根据IEC 61850标准建模，包括将燃料能转换成电能的燃料电池建模、控制燃料电池电源的选择、燃料特性的选择、燃料输送系统的选择；步骤(C2)，对反映燃料电池特性的逻辑节点DFCL、反映远程监控的燃料电池堆的特性的逻辑节点DSTK、燃料处理模块的逻辑节点DFPM，根据IEC 61850标准建模；步骤(C3)，根据微电网电压等级和频率输出要求，将直流输入转换为交流输出的逆变器通过逻辑节点ZRCT和ZINV进行建模，其中，逻辑节点ZRCT用来对与燃料电池连接的发电机发出的交流转换为直流的整流器进行建模、逻辑节点ZINV用来对直流输入转换为交流输出的逆变器进行建模；步骤(C4)，燃料电池增加通信模块，燃料电池的状态、额定电流以及其类型上报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元；(D)光伏电池板的建模过程，包括以下步骤，步骤(D1)，将光伏电池板根据IEC 61850标准建模，包括将太阳能转换成电能的光伏电池板建模、控制光伏阵列的选择；步骤(D2)，对反映光伏模块的额定值的逻辑节点DPVM、反映光伏阵列的配的逻辑节点DPVA、光伏阵列控制器的逻辑节点DPVC、光伏电池板跟踪系统的信息的逻辑节点DTRC，根据IEC 61850标准建模；步骤(D3)，对光伏阵列和逆变器之间的直流开关、逆变器，根据IEC 61850标准建模；步骤(D4)，光伏电池板增加通信模块，光伏电池板的状态、额定电流以及其类型上报给微电网保护控制单元，所述通信模块为ITCI接口单元。