基于多端差动电流的配电网区域保护方案研究

针对传统配电网继电保护动作延时过长、时限配合复杂、纠错能力弱等问题,以多源配电网结构为例,提出一种基于多端差动电流的广域保护方案。首先,利用区域划分网络,形成子域故障信息矩阵;其次,结合同步采样对时方式由智能电子终端改进矩阵算法实现快速准确定位故障要求;最后,以简单配电网系统算例分析验证该保护方案的有效性与补救能力。     

基于功率方向的区域智能配电网保护方案及应用

结合某区域智能配电网的接线形式,提出了一种应用于该配电网的基于功率方向的保护方案。该方案根据系统假定功率方向和网络中各节点的有向连接关系构建网络功率矩阵,将配电网络节点分为环网节点和末端节点,通过环网馈线段或末端馈线段故障时馈线段2端节点的功率方向特性准确定位故障区段,给出故障隔离跳闸策略。介绍了该区域智能配电网保护系统的网络结构,并在该区域智能配电网保护系统上模拟了多重复杂故障算例,分析结果表明该保护系统不需要多级配合,能够最小范围地快速隔离故障,保证配电网供电可靠性.     

基于图论的主动配电网集中式方向保护研究

针对主动配电网分布式电源渗透率较高、运行方式多变、故障状态下各测量量与传统配电网差别较大等情况,提出一种基于图论的集中式方向保护方案。利用电流、电压故障分量相位差判别故障方向,并将故障方向信息上传至保护主站;引入图论,根据网络拓扑的连接关系、断路器的开闭状态实时更新顶点-边邻接矩阵并存储故障方向信息;由矩阵中各行、列和网络顶点、边的对应关系生成网络图,再根据网络图中不同位置的故障特征对故障区域进行准确定位。以实例验证了该保护方案在分布式电源接入、系统运行方式改变、网络重构等情况下均有良好的适应性。     

分布式发电条件下的新型电流保护方案

根据分布式发电（DG）接入配电网后网络结构和故障电流的变化特点,提出了一种新型电流保护方案。该方案利用电流综合幅值的比较将故障范围缩小到一个故障搜索区域之间,然后利用该区域电流间的相位关系对故障线段进行定位。文中详细论证了故障搜索的电流幅值判据和故障判断的电流相位判据,并分别提出了其矩阵算法,该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性,对智能电子设备（IED）故障具备一定的容错能力,满足DG接入对配电网保护提出的要求。利用IED进行分布式处理,降低了保护对通信系统的要求,同时,由于仅利用电流量进行故障搜索判定,工程上较容易实现。文中对该电流保护方案进行了算例仿真,证明了方案的正确性。     

分布式发电条件下的多电源故障区域定位新方法

根据分布式发电条件下的配电网网络结构和故障电流的变化特点,提出了一种新型多电源故障区域定位方法。该方案利用配电网的特定母线节点,进行分支电流综合幅值比较以判定故障搜索的正方向,并最终把故障范围锁定在一个最小的故障关联区域内。这一方案具有集中式保护与分布式处理相结合的特点,首先由智能电子终端(IED)对广域范围内的故障信息进行分布处理,然后由保护装置对相关故障信息进行综合处理并完成故障隔离。文章对故障搜索的电流幅值判据进行了详细论证,并提出了其矩阵算法,该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性,对IED故障具备一定的容错能力,满足DG接入对配电网保护提出的要求。分布式处理降低了保护对通信系统的要求,同时,由于仅利用电流量进行故障搜索判定,工程上较容易实现。文章以实例对该故障区域定位方法进行了仿真,证明了方案的正确性。     

配电网保护配置方案评估方法

配电网中相对宽松的继电保护配置与整定要求,导致同一配电网有多种保护配置方案。为定量比较不同保护配置方案的性能优劣,提出一种以能量损失作为性能评价指标的评估方法。首先,通过分析继电保护”四性“要求以及长时、短时停电概念,建立能量损失的计算与比较模型;然后,根据保护方案的配置差异确定用于组成故障场景的随机变量,利用蒙特卡洛方法实现随机故障场景的生成,得到不同故障场景下各个方案的能量损失;最后,统计各个保护方案能量损失的平均值,选择平均能量损失最小的方案为性能最优的方案。用配电网保护不同定值和混合线路是否配置自动重合闸两个算例验证了该方法的有效性。     

基于直流断路器动作响应的环状柔性直流配电网后备保护方案EI北大核心CSCD

直流配电网由于供电能力强、线路损耗小、电能质量高等优点,已经成为未来配电网的发展趋势。柔性直流换流器过载能力差,且直流线路故障时,换流器直流侧电容向故障点提供数值很大的放电电流,对环状直流配电网继电保护的快速性和选择性提出了极高的要求。此外,一方面直流故障电流分断困难,技术尚不成熟,直流断路器存在拒动风险;另一方面,即使换流器闭锁后,仍然需要继电保护识别故障位置并采取故障隔离措施,以保障重启动和恢复过程的顺利进行,因此环状直流配电网的后备保护也应得到足够的重视。提出一种基于直流断路器动作响应的环状柔性直流配电网后备保护方案,分析了直流故障线路一侧断路器拒动情况下,相邻非故障线路上限流电抗器的电压变化特性,提出基于直流电流二阶变化率的故障识别判据和故障隔离方案;其次,分别考虑了高阻故障和故障线路两端直流断路器非同期分断等问题,提出基于直流电流一阶变化率的辅助判据和基于电流二阶变化率数值和方向的闭锁判据,以提升后备保护方案的整体性能;最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建电磁暂态仿真模型,验证了所提方案的有效性,结果表明:该方案动作无需通信,耐过渡电阻能力强,不受交流侧故障影响,能够在直流断路器动作后快速启动并为柔性环状直流配电网提供有效的后备保护。     

一种计及低电压穿越的有源配电网继电保护方案

文章对配电网中逆变型分布式电源故障特性进行了分析,并提出了一种计及低电压穿越策略的有源配电网继电保护方案。建立了计及低电压穿越规范的逆变型分布式电源故障分析模型,提出了适用于有源配电网的故障分析方法;对于仅具备电流量测能力的有源配电网,提出一种基于电流幅值及相位条件的分布式保护方案,并在幅相平面对线路的故障特性进行分析。通过研究电流幅值和相位在故障线路和非故障线路上的不同特征,确定故障位置。在此基础上提出改进型判据,实现保护判据性能的提升。此方案可解决传统电流差动保护相移误差与判据灵敏度之间的矛盾,并且配电网仅需电流量测能力,有一定的工程价值。     

环形直流配电网保护方法研究

本文以直流环形配电网为研究对象,深入分析了当直流线路发生接地故障时直流侧电压的故障特性,并据此提出了基于局部测量的直流配电网故障检测的保护方案。该方案以过电流保护和电流变化率保护为启动判据,并利用二次时变函数来预测故障时的线路侧电压,以故障时刻线路侧的预测电压和实测电压的差值作为主保护动作依据,配备欠压保护为后备保护以确保在故障情况下环形直流配电网能够安全稳定运行。本文增加了补充判据,进一步区分区内故障和区外故障,防止保护误动作。基于实时数字仿真器RTDS(real time digital simulator)对环形直流配电网保护方案进行仿真研究,验证了所提方案的可行性与有效性。     

含光伏电源配电网的改进矩阵保护算法

为了解决分布式电源并网给配电网保护带来的问题,针对含光伏电源的配电网,给出一种基于广域保护的故障区域定位矩阵算法。利用智能电子设备(IED)收集节点电流信息,根据电流综合幅值判定故障搜索方向,形成故障区域搜索正方向矩阵和反方向矩阵。保护算法在矩阵修订过程中对网络拓扑结构的中间节点和边缘节点不作区分,使用同样的修订方法,简化了算法,对不断变化的网络拓扑结构有适应性,并且在判据中能清楚分辨这两类节点。算例分析结果表明,改进的矩阵保护算法对故障的区域定位是有效的。     

主动配电网保护方案的研究

主动配电网中含有分布式电源,故障电流的方向和幅值发生变化,传统配电网保护会因此发生误动或拒动。目前提出的解决方案大多需要引入电压信息,而配电网一般不具备此条件。文章研究了适用于主动配电网的保护技术,提出不需电压信息的方向元件,该方向元件利用母线上3条以上线路的故障分量电流相位来判断故障方向,灵敏度高。提出4种不需电压信息的保护方案,包括方向过流保护、纵联方向保护、母线保护和广域保护方案,可以为主动式配电网提供比较全面的保护,灵敏度高,动作速度快,有利于提高主动配电网对分布式电源的容纳能力。Simulink仿真验证了方案的有效性。     

智能配电网建设中的继电保护问题 讲座三 面向供电质量的配电网保护问题

介绍目前我国配电网保护应用概况。分析配电网保护对供电质量的影响,提出以用户故障停电户次数、停电户时数、短时停电户次数与电压骤降户次数这4个故障影响指标评价保护方案对供电质量影响,并介绍故障影响指标与用户故障损失的计算方法。探讨如何在制定整定保护方案时,考虑其对供电质量与故障损失的影响,提出对已有保护方案的改进措施。     

分布式发电对配电网继电保护的影响

提出大量的分布式发电的并网运行,必将对现有的配电网的结构、故障时配电网中短路电流的大小、方向产生深刻的影响,从而影响配电网的可靠性和安全性.以10 kV馈线的保护为例,探讨了分布式发电对单侧电源、辐射型网络中基于断路器的三段式电流保护、熔断器保护以及自动重合闸的影响.并针对今后大量DG接入配电网的情况提出若不改变电网的结构,保持配电网保护设备的协调性的最佳的方案就是把整个配电网分区,按选择性要求切除故障区域的分布式电源,实现故障线路的隔离.     

分布式发电对配电网继电保护的影响

提出大量的分布式发电的并网运行,必将对现有的配电网的结构、故障时配电网中短路电流的大小、方向产生深刻的影响,从而影响配电网的可靠性和安全性。以10 kV馈线的保护为例,探讨了分布式发电对单侧电源、辐射型网络中基于断路器的三段式电流保护、熔断器保护以及自动重合闸的影响。并针对今后大量DG接入配电网的情况提出若不改变电网的结构,保持配电网保护设备的协调性的最佳的方案就是把整个配电网分区,按选择性要求切除故障区域的分布式电源,实现故障线路的隔离。     

柔性直流配电网保护方案及设备研制

针对典型柔性直流配电网开展了保护分区及保护配置策略研究;根据直流线路的故障特性,分析了直流极间短路故障、单极接地故障以及断线故障的保护方案。对于直流电网快速故障定位和隔离的要求,提出一种基于差动保护和多点方向信息的综合故障定位方法。基于所提出的保护和故障定位方案,研制了高采样率且具备多类型模拟量接口的直流配电网保护设备。经实时数字仿真(RTDS)系统仿真和动模试验,验证了保护方案的可行性和故障定位方法的正确性,所研制的保护设备动作行为、性能指标满足直流配电网安全运行需求。     

自适应幅值比的有源配电网差动保护方案

分布式电源大量接入配电网,改变了传统配电网单侧电源结构,易导致配网线路中出现双向潮流、电压越限和潮流波动等问题.文章首先分析了基于恒定功率控制的逆变型分布式电源故障特性以及有源配电网故障特性,提出了具有自适应幅值比的有源配电网差动保护方案.利用端电流的相位差自适应调整保护方案的幅值约束条件:在区内发生故障时,可以减少制动范围,防止保护拒动;在区外发生故障时,则可以增加制动范围,防止保护误动.最后,在PSCAD中搭建相关仿真模型,对所提有源配电网保护方案进行验证,结果表明该保护方案具有良好的适应性.     

基于子网络划分的含DG配电网故障区段定位

针对含分布式电源配电网的故障区段定位困难的问题,提出一种基于子网络划分的配电网故障区段定位算法。该算法分为三步:第一步构建配电网的拓扑网络描述矩阵;第二步将结构复杂的配电网划分为多个子网络,并获取各子网络的方向性描述矩阵和故障信息向量,进而建立故障定位判别矩阵;第三步根据判别矩阵进行故障定位。案例分析了配电网发生单一故障、故障路径部分重叠及故障路径完全重叠的多重故障时的适应性,结果表明了所提算法的有效性。     

基于多Agent技术的主动配电网保护方案

分布式电源(DG)接入配电网后,改变了配电网网络结构,导致原有保护装置出现拒动和误动等问题。提出了一种针对主动配电网且根据故障电流信号的多Agent保护方案。该方案采用三级代理的控制结构,底层代理负责信息采集,决策层代理负责故障定位,顶层负责全网状态监控。通过分析多分支节点电流故障分量相角特点和线路两端故障前后电流相角的突变方向,提出了两类决策单元的故障判定矩阵算法。该方法运用了广域故障信息,不仅能够提供主保护,还能为相邻线路和设备提供后备保护。最后,通过仿真分析结果证明该方法的正确性和可行性。     

含分布式电源的配电网方向过流保护

含分布式电源的配电网对继电保护装置的动作速度和保护范围提出了更高的要求。文章基于配电网电流正序分量相位的变化,提出一种方向过流保护方案,该方案首先利用故障前一周期和故障后一周期的电流正序分量相角差判定故障方向,然后通过比较三相电流绝对值间隔0.01 s差分后的最大值和最小值之差来判断故障相别。推导了故障方向判据,以10 kV馈线方向保护为例,说明了该保护方案的可靠性和灵敏度,并在双回配电系统中验证了该方案的有效性。     

基于联络关系的主变故障负荷转供方案

针对主变故障后负荷转供过程中联络线路容量不足、主变过载等问题,提出了一种基于联络关系的主变故障负荷转供方案。该方案在配电网正常运行情况下,利用简化的网络拓扑关系形成主变联络关系矩阵及负荷转移区域,当主变因故障或检修退出运行时,基于负荷转移小区容载比对故障主变负荷进行"按需分配"。在分配的过程中,充分计及了联络线路及主变容量约束条件,分别设计了次级负荷转供策略及二次转供策略。算例结果表明,该方案有效地提高了配电网设备利用率和负荷转供能力,同时,使负荷转供后配电网中的负荷分布更加均衡。