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。     

基于光伏并网的网源协调保护配合方法研究

针对光伏并网后对原电网结构的改变,对光伏电源本体保护在光伏电源接入后发生短路时的故障特性问题展开了一系列研究和分析,通过将理论和仿真结果结合,对光伏并网后对电网电流保护所产生的作用进行说明,深入研究了孤岛保护、光伏低电压穿越两者与自动重合闸间的配合关系,指出并网后故障位置的不同以及光伏并网位置差异对系统保护所产生的影响,最后给配电网保护提出配置方案。     

有源配电网分布式故障自愈方案与实现

大量分布式电源(DG)接入配电网,使传统的配电网保护与控制面临较大的困难。为解决有源配电网所面临的诸多问题,提出了一种基于智能终端单元(STU)的分布式故障自愈方案。该方案采用分相电流差动与故障电流幅值比较作为故障区段定位原理,能够适应于含有多种DG类型与不同DG渗透率的有源配电网。在负荷开关均为断路器的条件下,该方案能够实现快速故障区段定位、隔离和非故障区段的供电恢复。该方案充分考虑了与DG防孤岛保护及低电压穿越的配合与协调,各STU具备网络拓扑自动识别功能,能够根据网络拓扑的实时变化改变相关控制策略。最后利用所开发的STU装置,在实时数字仿真系统(RTDS)平台上对一个含DG的10 kV配电系统进行闭环测试。测试结果表明,该方案能够适应网络结构的变化,故障自愈时间在1 s以内。     

基于GB/T33593标准的DG低电压穿越输出特性研究

当含分布式电源配电网故障时,需要分布式电源提供电压支撑,要求其具备低电压穿越能力。研究分布式电源的低电压穿越输出特性对配电网故障分析和保护设计具有重要意义。依据《分布式电源并网技术要求》(GB/T33593-2017)建立了分布式电源低电压穿越控制指令和控制规则,推导出低电压穿越过程中分布式电源故障等效模型,得出分布式电源低电压穿越输出电流表达式,并阐述了含分布式电源配电网故障分析的基本方法。算例仿真结果验证了建模及理论分析的正确性。     

逆变型分布式电源接入对电压时间型馈线自动化的影响分析

因其在经济效益和环境效益上的突出表现,逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distriuted Generation,IIDG)在配电网中得到广泛应用。IIDG的接入使得配电网变成一个多电源供电的复杂网络,潮流的双向流动将导致基于单向潮流设计的馈线自动化性能下降,无法及时隔离故障、恢复供电。针对目前广泛应用在架空线路上的电压时间型馈线自动化模式,分别从IIDG准入容量、反孤岛保护和重合闸延时时间的配合两个方面详细分析了IIDG接入对其动作逻辑的影响,提出了一种适应IIDG接入的电压时间型馈线自动化方案,并进行仿真验证。仿真结果表明,当IIDG的接入容量不超过其准入容量时,出口断路器的动作灵敏性不受影响,且设置重合闸延时时间与反孤岛保护相配合,能够避免非同期合闸,自动化开关仍能按照原动作逻辑隔离故障和恢复非故障区域供电。     

有源配电网的综合供电恢复及改进遗传算法

随着分布式电源在配电网中渗透率的提高,利用DG的孤岛运行能力为故障后配电网中非故障区域的停电负荷恢复供电,可有效提高配电网的供电可靠性。在考虑功率平衡、DG孤岛个数和配电网内联络开关的影响因素下,对有源配电网的恢复供电进行了研究。通过将备用联络线路等值为DG,在恢复决策过程中同时考虑DG与联络开关,提高了整体方案的优越性。在利用DG对负荷恢复供电的过程中,充分考虑了DG的类型及控制特性,通过将DG分为主电源和从电源,研究了主从控制模式下孤岛供电的恢复方案。在孤岛划分过程中,采用改进遗传算法进行了求解,结合有源配电网的网络结构以及故障后孤岛的主从控制模式,提出了染色体编码时的两大约束条件以及基因组与基因子块的概念,染色体间的交叉和变异操作全部基于基因组进行操作,有效避免了无效解的产生。最后对一包含3条馈线、7台DG的配电网进行了仿真研究,验证了所提方法的有效性。     

IIDG低压穿越模型及其在配网故障分析中的应用

在我国并网规程对分布式电源低压穿越功能的要求下,为了实现逆变型分布式电源IIDG(inverter-inter-faced distributed generator)的最优工作效率,提出了基于无功电流支撑的低电压控制策略。通过增加电压跌落门槛值实现输出有功电流的优化,并分析了采用该策略时逆变型分布式电源的故障特性。在此基础上,建立了含IIDG的配电网短路计算模型。DIGSILENT仿真表明该低电压穿越策略在电压跌落时可实现IIDG的并网运行和最大的有功输出。含IIDG的配电网短路计算模型考虑了低压穿越策略,为大规模分布式电源并网的继电保护方案提供参考。     

含分布式电源的配电网自动化故障处理方案

为了实现配电自动化系统故障处理与分布式电源接入的协调配合,对分布式电源接入对配电网故障处理可能产生的影响进行了分析,在此基础上分别提出架空配电网和电缆配电网的改进配电自动化故障处理方案.对于含分布式电源的架空配电网,探讨了其重合闸延时时间的设定问题,指出只有确保重合闸前分布式电源已从电网脱离才能保证重合成功,并提出利用重合闸过程中再次经历的故障电流信息进行故障定位的方案.对于含分布式电源的电缆配电网,提出1种基于方向过流判据的改进配电自动化故障处理方案.结合实例说明了所建议的故障处理过程.仿真分析表明所提出的电缆配电网的配电自动化故障处理方案是可行的.     

分布式风电场对配电网暂态电压稳定性的影响

针对分布式风电场接入配电网后,网侧故障时风机的故障穿越特性对暂态电压稳定性产生较大影响的问题,利用DigSILENT软件改进了双馈式风力发电机(DFIG)模型,使其与实测风机具备相同的低电压穿越特性,并研究了分布式风电场接入配电网不同位置时风机的低电压穿越特性对暂态电压稳定性的影响。研究结果表明,风电场接入网架中心位置的暂态电压稳定性较好,但在故障和电网恢复过程中,配电网电压仍然发生两次电压跌落,而在风电场接入配电网公共连接点配置适当容量的SVG会提升电网暂态电压稳定性。     

考虑负荷损失最小的配网孤岛划分策略研究

配电网发生故障时,计及分布式电源的配电网可能进入孤岛划分模式运行。文中针对分布式电源接入可能带来的孤岛运行模式,提出以负荷失电损失最小为目标的孤岛划分算法。首先对失电区域建立孤岛划分模型,简化负荷节点信息,引入功率圆的概念,通过搜索孤岛划分的可行域,形成孤岛划分矩阵,进而建立孤岛划分求解方法,实现故障后配电网失电区域的负荷恢复。PGE 69节点算例验证了文中孤岛划分方案的可行性和有效性。     

具备LVRT能力的光伏接入配网对重合闸的影响及对策

在实现光伏电站低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)的基础上,分析了光伏电站接入配电网LVRT对前加速自动重合闸的影响。根据故障发生的位置不同,基于时域分析对LVRT和前加速自动重合闸的延时进行整定,提出了光伏电站LVRT与前加速自动重合闸的配合方案。该方法能够解决前加速重合闸重合时间与LVRT时限不匹配,导致并网点电压二次跌落和瞬时性故障发展成为永久性故障的问题。通过在电磁暂态仿真软件(Power Systems Computer Aided Design,PSCAD)中建立仿真模型,在10 kV配电网中验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于萤火虫优化算法的分布式发电设备容量分配及配电网孤岛划分

随着分布式发电设备大量接入到配电网中,分布式发电设备在配电网故障情况下为接入位置负荷及周边重要负荷的供电研究日益引起关注。利用投入产出法确定负荷的失负荷价值,基于失负荷价值设定负荷权重。在接入位置和总容量确定的情况下,以总权值最大为目标,利用萤火虫优化算法讨论接入容量的最优分配以及故障条件下的孤岛运行范围。将该方法应用于含分布式电源的智能配电网中,通过对比验证了方法的有效性。     

含DG配电网分层分区协同故障定位隔离技术

高密度分布式电源并网使配电网故障状况复杂,故障定位困难。针对含高密度分布式电源馈线自动化故障定位与隔离技术,构建了基于分布式智能馈线自动化系统的故障定位方案。分析了含DG配电网区域性故障判别方式,引入区域电流代数和变化作为故障区域定位的基本判据,提出了依据电流相角突变的保护判据。以19节点网络仿真模型对上述方案进行验证,此方案可快速实现故障定位与故障隔离,对高密度分布式电源的接入具有良好的适应性。     

基于状态估计的含分布式电源树状配电网故障测距算法

多电源配电网的故障定位和测距对快速排除故障、提高供电可靠性具有重要意义。以含分布式电源(DG)树状配电网的区间定位为基础,按区间特性将配电网分为两电源区段和单电源区段,建立故障等值回路与其相应的微分方程和最优估计离散模型。以电源端口电压电流、各FTU电流为输出量,以故障距离为状态量,利用强跟踪的卡尔曼滤波器算法求解最优估计离散模型,跟踪相间短路故障测距。通过搭建含DG的树状配电网,分析负载、故障点过渡电阻对故障测距结果的影响。算例分析表明,该算法跟踪速度快,受初值的影响小,不受DG接入位置和数量的影响,不受故障点过渡电阻的影响,受负载和树状分支结构影响较少,测距精度满足工程精度要求。     

基于DG接入的配网自动化系统保护策略的研究

随着配网自动化水平不断提高,DG接入时,只要其相应保护及运行调度策略适应配网自动化水平,就可以将DG对配网的影响限制在最低水平。综合考虑DG容量、其支持孤岛运行方式特点及其稳态、暂态短路特性,采取相应的故障隔离及其电网自愈恢复策略实现这一目标。通过对DG正常运行潮流及故障时短路特性分析,采用调整保护定值和重合闸策略,并利用现有的配网自动化系统配合(包括设备自动化和远程可控开关),实现故障消除及事先制定的孤岛划分方案。通过实例分析可知在DG运行的配网上仍可实现故障定位及配网自恢复策略。     

Fault diagnosis in distribution networks with distributed generation

The penetration of distributed generation (DG) in distribution power system would affect the traditional fault current level and characteristics. Consequently, the traditional protection arrangements developed in distribution utilities are difficult in coordination. Also, the reclosing scheme would be affected. With the rapid developments in distribution system automation and communication technology, the protection coordination and reclosing scheme based on information exchange for distribution power system can be realized flexibly. This paper proposes a multi-agent based scheme for fault diagnosis in power distribution networks with distributed generators. The relay agents are located such that the distribution network is divided into several sections. The relay agents measure the bus currents at which they are located such that it can detect and classify the fault, and determine the fault location. The proposed technique uses the entropy of wavelet coefficients of the measured bus currents. The performance of the proposed protection scheme is tested through simulation of two systems. The first system is a benchmark medium voltage (MV) distribution system and the second system is practical 66 kV system of the city of Alexandria.     

考虑时间尺度的含DG配电网故障动态恢复策略

提出了考虑分布式电源(Distributed generation, DG)随时间变化的动态模型来解决含分布式电源的配电网故障恢复问题。实际情况中不同类型DG的实时输出功率随时间变化,考虑将时间尺度拉长,进行多时段的动态故障恢复。选取故障恢复时段内损失电量之和最小为主要目标函数,开关操作次数最少作为次要目标函数。该算法首先利用改进二进制粒子群算法(Binary Particle Swarm Optimization, BPSO)求得辐射状网络结构,排除大量不可行解,然后利用所提出的基于最优故障恢复路径策略进行切负荷操作。最后通过枚举组合对最小开关次数进行求解,得出最优的开关操作方案。算例结果证明,进行配电网故障恢复时考虑主网和DG的动态配合,能够最大限度恢复供电。     

分布式光伏对线路自动重合闸的影响分析

为研究分布式光伏对线路自动重合闸的影响,从重合闸动作过程中分布式光伏锁相环的动态特性出发,分析了逆变器在重合闸动作过程中的暂态过程以及分布式光伏输出特性。然后根据光伏容量与本地负荷的不同匹配程度以及不同故障位置,分别讨论了光伏接入对于重合闸的影响。最后给出了考虑分布式光伏接入的重合闸配置方式。建议在重合闸时间整定上考虑孤岛保护动作及断路器完全断开的时间。     

分布式电源对配网继电保护影响及综合改进保护方案

随着大规模分布式电源的接入,配电网的运行方式、潮流特性及短路电流等都将发生很大变化,这对配电网线路的反时限过电流保护产生较大影响。在传统电力系统反时限电流保护基础上,分析了分布式电源在故障发生时的助增电流对配电网反时限保护的影响机理和特性,提出一种利用电压因子修正的综合改进反时限过电流保护方案,以改善相邻线路保护间的配合特性来满足分布式电源接入下的继电保护要求。在PSCAD/EMTDC环境中建立了仿真模型,验证了所提方案选择性和速动性的有效性。