分布式电源并网条件下配电网继电保护方案设计

分析了DG并网对配电网故障电流的影响,并提出一种改进保护方案。方案利用含DG配电网的故障电流特征,采用两侧电流的相角变化量作为判据进行故障定位,由始端保护装置实现主电源到DG接入点之间故障的判别。方案对电流幅值的精确度要求不高,能有效避免系统运行方式变化产生的影响,简单可靠;仅需要传输反映电流相角变化方向的数字信号和保护决策信号,对通信通道要求不高;仅需要采集故障前后的电流信息量,节省了电压互感器,对配电网而言具有良好的经济性。仿真实验证明其可行性。     

基于故障分量含DG配电网方向保护新原理

DG的并网使得配电网由单电源供电的辐射状网络,变为多电源供电的复杂网络。仅依靠电流突变实现的三段式电流保护将不再适用,因此需要对配电网保护进行改造。对于DG下游的保护可通过改变其整定值实现保护,而对于DG上游到系统电源的线路相当于双端电源供电线路,需在原保护上加装方向元件实现方向保护。在定性分析DG并网对配电网传统电流保护的基础上,提出了一种基于正序故障分量的新型方向过流保护方案。该方案利用故障分量原理,分析保护安装处电流正序故障分量故障前后的相位差,得出正反方向故障的保护判据,根据保护判据判断故障方向,从而实现故障的定位。     

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。     

基于电流相位变化的有源配电网故障区段定位

随着配电网中分布式电源(DG)接入的日益增加,配电网结构由传统的单端电源系统逐渐转变为有源配电网,传统配电网保护已经不能满足配电网故障保护的需求。提出一种适用于有源配电网的故障区段定位方法,该方法利用同步相量测量装置(PMU)得到两端故障电流相角变化量,无需安装方向元件和互感器,降低了经济成本,计算快速简单,提升了配电网整体稳定化、快速性和自适应能力,具有广泛应用前景。     

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。     

基于配电网原故障定位方案的分布式电源准入容量研究

为解决由于分布式电源(distributed generation,DG)接入而导致的传统配电网故障区段定位方案不再适用的问题,提出一种通过限制DG接入容量,保证传统故障区段定位方案可用的方法。首先简述了传统故障区段定位方案以及DG故障电流的计算方法;然后分析了DG接入对传统配电网故障区段定位方案的影响,提出了保证原有故障区段定位方案适用时,系统电源提供的最小短路电流与DG提供的最大反向短路电流应满足的要求,因为两者均与DG的接入容量相关,所以上述要求相当于对DG的最大接入容量作出限制。算例表明,限制DG的接入容量,基于短路计算可设置合理的开关定值来区分系统电源提供的最小短路电流及DG提供的最大反向短路电流,保证传统的故障区段定位方案可用。与其他开关定值设置方法的对比表明,直接基于短路电流计算,会提高DG的接入容量或者馈线的供电长度。     

含分布式电源配电网的故障定位新方案

分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网后导致配电网辐射型的网络结构发生变化,会对传统的无方向电流保护产生影响。由于配电网的馈线上一般不装设电压互感器,电压量信息无法提取。文章提出一种不借助于电压量信息的故障定位新方案,通过对馈线首端到DG接入点之间的限时电流速断保护和DG接入点到馈线末端之间的定时限过电流保护的动作信息进行分析,实现对故障的准确定位。同时,文中针对多个DG经不同点接入和保护灵敏度不满足要求等几种特殊情况进行了讨论,并提出了相应的解决方法。该故障定位新方案无需额外在配电线路上装设大量的电压互感器和断路器,且保护不受DG输出功率变化的影响,可以保留原来的定值,具有一定的实用性。通过对一个10 kV配电系统进行仿真,验证了本保护方案的正确性。     

考虑DG接入位置和容量的配电网保护综合改进方案

为了解决分布式电源(distributed generations,DG)接入配电网后引起的传统配电网继电保护拒动、误动、灵敏度降低等问题,提出一种适应DG大量接入配电网的改进保护方案。从DG接入位置和容量角度,分析接入母线和馈线对传统配电网三段式电流保护和反时限过电流保护的影响,并计算传统配电网三段式电流保护允许接入容量。通过配置低电压加速反时限过电流保护,以及加装少量方向元件对传统配电网继电保护进行改进来满足含大量DG的配电网保护要求。利用PSCAD/EMTDC对含DG的10 kV配电系统进行了仿真分析,仿真结果表明,该改进方法能够满足不同容量的DG接入配电网保护要求,具有很好经济性和实用性,符合我国当前配电网发展现状。     

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。     

基于电流相位变化的有源配电网保护

传统的配电网是辐射型结构,保护方案的设计也基于此结构特点。而随着分布式电源(DG)的接入,配电网不再保持辐射型结构,因此需要对保护方案进行相应的修改。分析DG对配电网保护的影响,通过研究故障时电流相位的变化特性提出了一种纵联保护原理,然后提出了一种包含主保护以及后备保护的配电网保护方案。利用在PSCAD软件中搭建的配电网模型进行仿真分析,对保护方案进行了验证。     

含分布式电源多点接入的配电网新型纵联保护

为解决因分布式电源接入配电网导致网络拓扑结构改变而引起的依靠传统电源故障特性建立的保护方案容易发生误动和拒动问题,提出一种基于保护安装处电流序分量相位差的新型纵联保护方案。方案定义电流负序分量和正序分量相位差为电流序分量相位差。通过计算保护装置处电流序分量相位差,进而再比较线路两端保护装置处的电流序分量相位差值大小,快速识别区内外故障。方案针对分布式电源多点接入、过渡电阻大小影响,不可测分支存在情况分别进行分析仿真。最后利用Matlab仿真软件对保护方案进行仿真,验证了保护方案的正确性。     

基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案

针对经过渡电阻发生单相接地故障时电流差动保护灵敏性降低的问题,提出了一种基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案。首先,利用保护安装处的序电流与故障点电流相位近似相等的特点,计算线路两端电流的夹角。然后,通过对线路两端电流的夹角实测值与计算值求取差值,得到单相接地保护相角差。最后,根据单相接地保护相角差在区内故障与区外故障的差异,构造了单相高阻接地故障的动作判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该方案不受故障相别、过渡电阻、故障位置、运行工况等因素影响,能够准确地反映保护区内与区外故障,且具有很高的灵敏性和可靠性,可作为电流差动保护的有效补充。     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

Fault Direction Estimation in Radial Distribution System Using Phase Change in Sequence Current

When a remotely sited wind farm is connected to the utility power system through a distribution line, the overcurrent relay at the common coupling point needs a directional feature. This paper presents a method for estimating the direction of fault in such radial distribution systems using phase change in current. The difference in phase angle between the positive-sequence component of the current during fault and prefault conditions has been found to be a good indicator of the fault direction in a three-phase system. A rule base formed for the purpose decides the location of fault with respect to the relay in a distribution system. Such a strategy reduces the cost of the voltage sensor and/or connection for a protection scheme which is of relevance in emerging distributed-generation systems. The algorithm has been tested through simulation for different radial distribution systems.     

含分布式光伏及储能变流器的微网故障特征与保护

在并网时,微网中所含的分布式电源可能包括恒功率控制的光伏变流器或电流下垂控制的储能变流器,其中传统电流下垂控制的储能变流器在电网电压跌落时所输出的较低的故障电流,以及可能会出现的功角失稳现象都为其故障保护带来了困难,而基于滞环控制的改进电流下垂控制可以使其在电网故障时保持功角稳定,同时具备低压穿越能力,给故障电流带来新的特征,有利于故障检测以及保护判据的配置。本文考虑变流器的低压穿越特性,分析了含分布式光伏及储能变流器的微网内部不同位置发生故障时的电流特征,利用正序电流故障分量与母线正序电压故障分量的相位差来判断故障方向,并提出基于EtherCAT工业以太网的集中式保护方案。最后,通过仿真与实验验证了所提方案的可行性。     

基于电压电流突变量的MMC-MTDC纵联保护方案

作为柔性直流输电线路后备保护的纵联电流差动保护,通过较长延时来防止线路分布电容等问题引起的误动,无法满足保护对于速动性的要求,针对这一问题提出了一套基于电压电流突变量夹角余弦值的纵联保护方案。该方案利用故障发生时,故障与非故障状态下直流线路两端的电压、电流突变量之间的夹角余弦值构造故障识别判据,并利用故障发生时线路正、负极电压的数值差异作为故障极判据,形成了一套完整的纵联保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电（modular multilevel converter-multi-terminal direct current,MMC-MTDC）系统仿真模型对保护方案进行验证,结果表明,所提纵联保护方案能够实现在各种故障情况下的故障判别,并且满足直流线路对保护速动性的要求,可以作为直流线路的后备保护。     

线路差动保护的相移制动能力研究

数据同步是基于通信的差动保护方案的首要问题。为从差动保护判据本身找到一个减小同步误差影响的途径,提出描述差动保护判据耐同步误差能力的相移制动能力指标。采用相量分析法分析常规差动保护的相移制动能力,发现常规比率制动判据的相移制动能力只能达到20°左右,而非线性差动保护的相移制动能力可以达到60°左右,这对基于软实时通信技术的使用场合非常有价值。提出一种新相差型的差动保护判据,该判据采用制动系数来调整判据的灵敏度;采用保护动作边界角来调整判据的相移制动能力,是一种新型的非线性制动判据。仿真结果表明新判据具有良好的内部故障灵敏度、抗电流互感器(current transformer,CT)饱和能力和相移制动能力,是基于软实时通信技术的差动保护的理想选择。     

基于电流故障分量比相法的变压器后备保护

针对传统变压器高压侧后备保护在低压侧发生故障时灵敏度不足的问题．文中提出了一种基于电流故障分量比相法的变压器后备保护方案。方案以信息集成为基础,利用集成保护信息冗余的特点,通过比较各侧变压器和线路的电流故障分量相位,判断其故障位置。方案不但提高了后备保护的灵敏性,而且缩短了后备保护的动作时间。经simulink仿真,证明了方案的可行性。     

基于分布参数模型的比相式单相故障单端测距算法

高压输电线路故障以单相接地短路为主，针对此类故障开展高精度的故障定位研究具有重要意义。基于集中参数模型的单端测距算法忽略分布电容的影响，在实际故障点距测量点较远时必然带来较大的误差。针对该问题文章提出了一种基于分布参数线路模型的电压、电流比相式单端测距算法，其原理为：通过相模变换与反变换估算出沿线各点故障相电压与相电流的分布，利用线路故障相残压与故障分量电流相位差最小的特征进行定位。该算法基于工频量，对采样率要求不高，大量的ATP仿真试验验证了该算法的有效性。