基于电流行波的微电网保护策略

针对微电网的故障电流小、潮流双向性等特性,提出了适合微电网的保护策略并进行了仿真。传统的基于过电流的电网保护技术对于微电网的保护受到一定限制,因而需要对新的技术进行探索。在对这些因素分析的基础上,提出了微电网的保护策略:通过小波变换对电流行波进行分析判断故障位置,母线电压确定故障发生与否及扰动电压判断故障类型。利用SVPWM控制原理在Matlab/Simulink中使用SimPowerSystems搭建微电网的模型,并对孤岛运行模式下微电网不同的故障类型进行仿真分析,仿真结果表明所提出的保护策略在孤岛运行的方式下是有效的。     

基于故障分量的孤岛微电网保护

微电网孤岛运行时的故障特性与并网情况有所区别,且与微电源的控制策略紧密联系,因而需要对孤岛微电网的保护进行具体的研究。根据U/f控制及PQ控制微电源在故障穿越下的故障模型,分析了不同故障类型时的输出电流特性,并对微电网中不同线路故障时各母线及馈线的相位特征进行分析,提出利用母线正序电压故障分量和各馈线正序电流故障分量的相位特征实现故障定位的孤岛微电网保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,结果验证了该保护原理的正确性。     

微电网线路保护方案优化研究

针对微电网在并网和孤岛运行状态下,故障电流差距较大,使得保护识别故障和上下级线路保护之间的选择性配合较为困难。文中考虑传统保护整定配合困难及无法同时满足两种运行模式下的上下级线路选择性或速动性要求,提出了保护采用正序电流识别故障方向和过电流辅助保护的启动条件。其次提出基于通信系统实现线路上下级保护的自适应整定延时和阶梯形的后备延时作为选择性方案。文中通过MATLAB/Simulink环境中构建了典型的辐射型微电网算例,通过典型工况验证了该方案的有效性。     

一种用于交直流混联微电网的故障检测系统及检测方法

微电网从运行模式上分为并网运行和孤岛运行,当微电网并网运行时,必定会引起配电网电流大小、方向和分布发生变化,继而对配电网继电保护带来不利影响,可能引发原有保护的误动、拒动和灵敏度降低。在微电网孤岛运行时,微电网的运行条件和运行拓扑会根据运行场景需求从而产生的变化、部分分布式电源具备电流双向流动的特性,这使得在同一个故障点的故障电流在不同的运行场景下短路电流差异很大,从而使得传统基于定值整定的保护方案失效。交直流混联微电网包含交流微电网和直流微电网,交流和直流微电网间能量的多向流动及运行策略的多样性导致的能源多向流动,使得交直流混联微电网的网络结构和分布式电源的运行模式种类繁多,保护方案及保护配置变成了不可能完成的任务,现有技术中保护方案复杂、严重依赖于微电网的网络结构和分布式电源的运行模式等问题。     

基于HHT的微电网差分能量保护策略

针对微电网双向潮流和并网/孤岛运行时故障电流差异大的特点,在微电网差动保护的基础上,提出了基于HHT变换的差分能量保护新方法。对故障线路两端电流进行时-频变换(HHT变换)获得Hilbert谱,并计算谱能量,利用差分能量是否超出阈值判断是区内故障还是区外故障,且不同故障类型阈值无需改变。在PSCAD中搭建10 kV微电网模型并在Matlab中进行算例验证。大量仿真表明此方法能够可靠检测出并网和孤岛两种运行状态下的各种故障,而且有效解决了高阻抗故障(HIF)保护失效问题。     

基于改进电流相差保护的微电网保护方案

针对微电网在并网运行和独立运行时不同故障特性以及微电网潮流的双向特性,引入了一种基于改进电流相差保护的微电网保护方案,该方案以IIDG输出端电压为起动判据,结合母线两端电流相位差判据,保证微电网在两种运行状态下都可以准确的区分区内外故障并切除故障线路。在PSCAD/EMTDC仿真软件上进行了算例仿真,验证了基于改进电流相差保护方案的有效性和可靠性。     

微电网保护系统的设计与实现

微电网中存在多个分布式电源,将会导致传统的阶段式过电流保护无法正常工作。为解决微电网中的继电保护问题,设计了一种以工业控制计算机为核心的实验室微电网保护系统。该系统利用数据采集卡快速地完成数据采集,并根据故障后电压参数的变化以及故障方向等情况,对故障类型及故障区域进行判断,切除故障,对并网运行和孤岛运行模式下发生短路故障的微电网都能起到保护的作用。以实验室微电网为例对微电网保护算法做了简要说明,并阐述保护系统的硬件结构和软件流程,分析保护系统的可行性。     

微电网多层级协同反时限保护方案

微电网由大量分布式电源组成,且具有灵活、复杂的运行方式,传统配电网保护难以满足其对可靠性与稳定性的要求.基于微电网的拓扑结构和故障特性,该文设计并提出微电网多层级协同反时限保护方案.该方案将微电网保护区域按故障影响扩散分为中心层、区域层和系统层,提出基于正序电流相量的反时限差动电流保护,通过差动电流确定故障线路分段,并利用差动电流的反时限特性计算保护动作时间,按故障严重程度确定动作时间,以此为基础,研究微电网多层级协同保护算法.为降低非周期分量对保护相量的影响,提出反时限差动电流保护的相量计算改进算法.该文所提保护方案实现了多层级协同配合切除故障,提高了微电网保护的故障区域判别与快速动作能力,且在并网和孤岛两种运行方式具有自适应配置能力.利用PSCAD/EMTDC进行仿真分析,验证了保护方案的有效性和可靠性.     

微网反时限低阻抗保护方案

为解决传统配电网保护在不借助通信技术的情况下,很难满足微电网线路保护的复杂要求,提出了一种基于负荷阻抗的反时限低阻抗保护(inverse-time low-impedance,ITLI)方案。在微电网结构及故障特点的基础上,类比传统反时限过电流保护,对新型保护的原理、反时限动作特性、配合及整定方法进行研究,给出保护的特点及配置方法。分析过渡电阻对反时限低阻抗保护的影响,并提出低电压加速和配合加速2种改进方法。ITLI保护方案无需借助通信技术,不仅不受微电源控制方式影响,而且适用于微电网并网与孤岛2种运行状态。利用PSCAD/EMTDC建立微网模型,仿真结果表明,ITLI保护方案在不同运行方式下均具有良好的动作特性,并具备较好的抗过渡电阻能力。     

零序非工频分量注入式微电网接地故障保护方案

微电网中含有大量的分布式电源,且具有很多不同于传统配电网的特点,传统配电网中的保护方案难以满足其对可靠性与稳定性的要求。基于微电网的结构和故障特点,建立了含多个逆变型分布式电源的微电网故障网络模型,提出了一种基于零序非工频分量注入的微电网接地故障保护方案。该方案利用注入的零序非工频电流产生的故障特征,能够正确识别并切除微电网内部的各类接地故障,且同时适用于并网和孤岛2种运行方式。最后,在PSCAD/EMTDC软件中进行了仿真分析,结果验证了所提保护方案的有效性与可靠性。     

低压微电网保护技术研究

随着微电网大量接入大电网的配电系统中,微电网保护的问题日渐突出.微电网并网运行、孤岛运行两种方式下的故障电流差异明显,故传统配网中的保护策略可能存在误动或拒动的情况.文章提出一套微电网接入电压等级380V配电网的综合保护方案,并对相应保护算法的逻辑进行说明,以有效解决微电网接入380V配电网时保护误动、拒动的问题。     

基于双电流差动保护的微电网保护新方案

微电网在电网发生故障时对系统起到支撑的作用,微电网接入大电网,确保其正常运行的保护与控制措施是研究的难点。由于微电网既要能够并网运行,也要孤岛运行;同时既要充当电源的角色,也要充当能够调度的负荷角色,所以其保护措施很复杂。在研究电流差动保护的基础上,提出了双电流差动保护,通过对多点信息的采集,获取多个电流差动保护的信号,之后综合判断作出分闸输出。故障发生后能够迅速判断故障位置,当保护发生拒动作时,能够作为后备保护切除故障。同时通过PSCAD仿真一个微电网模型,验证了方案的正确性与可行性。     

微电网不对称故障模式下IBDG运行特性及无畸变限流保护研究

微电网安全可靠的运行离不开精确地控制和保护。由于微电网中微电源自身的特点,使孤岛微电网中的电气量的变化在故障情况下与传统大电网有很大的差别。因此,研究不同故障情况下IBDG的运行特性以及它们对微电网系统故障特性的影响至关重要。本文研究了孤岛微电网不对称故障模式下IBDG的运行特性,对电气量的变化做出了定性分析。在不对称故障情况下针对传统的限流造成的电压电流畸变,采用无畸变限流方法,减少系统中的谐波分量。利用Matlab/Simulink仿真软件搭建了由三台逆变器组成的微电网的仿真模型,设置故障参数并进行仿真研究,验证对微电网故障情况下IBDG的运行特性及无畸变限流理论分析的正确性。     

基于故障分量的微电网保护适用性

微电网具有潮流双向流动、并网孤岛运行时故障电流差别大以及拓扑结构灵活多变的特点,给微电网的保护带来了很大的挑战。基于故障分量原理的保护相较于其余的保护方法具有明显的优势,但微电网中的大多数微电源经逆变器接入电网,其故障特性主要受控制策略影响,不同于传统的同步发电机,现有的故障分量分析方法已不再适用。因此,分析故障分量保护在含逆变型分布式电源(IIDG)的微电网中的适用性十分必要。文中主要针对IIDG在恒功率控制策略下的等效模型,建立含多个IIDG的微电网故障附加网络,比较同一母线上的故障线路与其余馈线的正序电流故障分量,从幅值和相位两个角度对故障分量原理进行了分析,并在PSCAD软件中对微电网模型进行了仿真,验证了分析的正确性。     

柔性直流输电系统孤岛运行方式下的故障电流抑制方法

结合实际工程需要,针对柔性直流输电系统运行在孤岛状态下发生交流侧故障后容易引起过流跳闸的问题,提出一种柔性直流输电系统在孤岛运行方式下的故障电流抑制和启动控制方法。该方法满足柔性直流孤岛运行方式下各类故障的电流抑制要求,并且可以做到在柔性直流设备自身能力范围内,向交流系统提供预先设定的故障电流,同时可以实现正常升压启动。结合基于控制保护样机和RTLAB构成的闭环实时仿真系统,对提出的方案进行了验证。结果表明,与常规的幅频开环孤岛控制及电流环控制策略相比,所提方案提高了故障穿越能力,且启动策略实现了孤岛运行模式下的无冲击顺利启动。     

一种适用于微电网的分散式自适应过电流保护

针对传统的定流继电保护不能及时响应微电网拓扑结构变化的问题,文中提出一种分散式自适应过电流保护方案。根据微电网的故障特性将微电网中的馈线以分布式电源为中心分为上游区域和下游区域。针对不同区域分别配置基于瞬时继电器的分散式保护法。最后,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC平台上建立微电网模型,验证所提方法。结果表明,所提方法能正确地切除微电网在不同运行模式、拓扑结构、DG运行状态下的故障,提高了保护的可靠性。     

基于复合故障补偿因子的微电网反时限电流保护方法

为了解决逆变型分布式能源(Distributed Generator, DG)对微电网保护速动性和协调性的影响,提出了一种基于复合故障补偿因子和天牛须搜索(Beetle Antenna Search, BAS)算法的改进反时限微电网电流保护方法。首先,通过分析故障时保护安装处的电压分布特性,并结合测量阻抗特征构建复合故障补偿因子,以解决反时限过电流保护由于短路电流变化引起的动作延时问题,提高保护速动性。同时,为了解决DG接入、微电网运行方式改变等因素引起的微电网保护协调问题,利用BAS算法对改进反时限电流保护的参数进行优化,以保证相邻保护的协调配合。最后,在DIgSILENT/PF软件中建立微电网仿真模型,以验证改进方法的有效性。仿真结果表明,与传统反时限过电流保护相比,改进保护方法在速动性方面明显提升,且在微电网不同运行模式、故障条件下均满足协调性要求。     

孤岛系统自适应电流保护的研究

微电网从并网运行过渡到孤岛运行后,由于系统容量下降,线路发生短路时故障电流将会减小,若仍然采用原先的电流保护整定值必然会造成保护灵敏度的下降,甚至引起保护的拒动。针对这个问题。提出了一种自适应电流保护整定策略:根据孤岛系统中各分布式电源状态变化,采用基于网络拓扑结构的在线整定方法对各线路的电流保护定值进行实时计算,然后将新的保护定值发送至各线路的保护装置,最终达到各保护定值能跟随系统状态的变化而变化的目的。通过PSCAD/EMTDC软件平台仿真验证了该保护整定策略的可行性。     

考虑光伏出力间歇性的微电网故障辨识方法

在光伏高比例接入的孤岛微电网中,太阳辐照度变化将导致光伏出力明显波动,继而影响微电网线路故障电流变化趋势。对于不同辐照度光伏出力,如何准确完成微电网故障辨识是微电网故障保护研究面临的一个重要问题。针对这一问题,首先建立了含有光伏发电的典型微网模型,分析了孤岛模式下太阳辐照度变化对网内故障电流的影响;然后利用快速小波能量熵(wavelet energy entropy,WEE)算法提取线路故障电流的暂态特征,继而选取简洁清晰的暂态特征并构建故障综合样本集;最后,利用典型故障样本集对极限学习机进行训练,形成一种新的考虑光伏出力间歇性的微网故障辨识方法。算例仿真结果表明所提方法既能精确提取不同辐照度下微网故障的暂态特征,又可准确地实现故障辨识,为微电网故障分析和保护提供了技术支持。     

使用故障分类新方法的直流微电网保护方案

直流微电网发生短路故障时,各故障点的短路电流特征非常接近,目前的保护算法几乎无法识别。为此通过分析一个多母线直流微电网的故障电流,提出了一种安装感性阻抗、并与瞬时故障电流和电流导数相结合的故障分类新方法。安装在直流微电网各条线路中的感性阻抗在故障瞬变状态下会使故障电流及其导数发生很大变化,从而使保护单元能够将故障区分为母线故障、连接支线故障、相邻母线(或支线)故障3种类型。仿真实验证明,基于故障分类新方法的保护能够将直流微电网中的短路故障精确分类,准确隔离故障区域并快速恢复系统,是适用于多母线和直流微电网短路故障的有效保护方案。