有源配电网中性点接地方式的选择问题

中性点接地方式选择是配电系统的基础问题,对于分布式电源(DG)大量接入的有源配电网,其接地方式将由主网和DG共同决定,单相接地故障电流和过电压等问题也将更为复杂,需要重新审视。文中给出了有源配电网中主网和DG接地方式可能的组合;针对DG并网、脱网不同运行状态以及接地故障后主网线路保护、孤岛保护等不同故障处理阶段,分析了可能面临的接地方式与故障电流、过电压等转变问题;提出了接地方式已确定的现有配电网中DG接地方式选择以及脱离现有配电网条件约束的有源配电网接地方式选择的基本思路,为有源配电网中性点接地方式技术的研究和应用作初步探讨。     

配电网中性点接地方式若干问题的探讨

对配电网采用什么接地方式,目前业界还没有完全形成共识。讨论了中性点接地方式与分类问题、接地方式对供电质量与人身安全的影响、小电流接地故障选线与定位以及利用瞬时性接地故障信息实现在线监测等问题,指出小电流接地方式能够减少50%以上的故障停电次数,小电阻接地方式在人身安全方面并没有优势,长期以来制约小电流接地故障选线技术的难题已经得到解决,因此,配电网优先考虑采用小电流接地方式,特别要杜绝将已经采用小电流接地的架空网络或架空线路与电缆混合网络改为小电阻接地方式。     

含分布式电源的小电阻接地系统分区域零序保护

小电阻接地系统中并网分布式电源的网侧中性点采用小电阻接地方式能够减小孤岛系统带故障运行时的过电压,也改变了原有小电阻接地系统的单相接地故障特征,导致现有的高阻接地故障保护方案不适用。文中分析了主网和分布式电源均采用中性点经小电阻接地的配电系统的单相接地故障特性,根据故障线路和非故障线路的零序电流幅值和相位特征将线路划分为两个区域,区域1为各中性点之间连接的线路,区域2为除各中性点连接线路以外的线路,并提出基于零序相位差动保护和零序电流幅值比保护的分区域零序保护方案。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过对低阻接地故障、线性高阻接地故障和非线性高阻接地故障进行仿真,验证了保护方案的正确性。     

小电阻接地配电系统集中式接地保护研究

为解决小电阻接地配电系统单相高阻接地故障检测困难和两出线同相接地故障时零序电流保护拒动的问题,提出一种基于中性线与各出线零序电流幅值比较的小电阻接地系统集中式接地保护方案。建立小电阻接地配电系统单相接地故障时等效零序网络,结合相量分析法,提取在不同故障位置、过渡电阻和线路对地电容等条件下单出线单相接地故障和两出线同相接地故障的普适性特征。并挖掘两种故障状态下的共性特征,形成适用于单出线或两出线单相接地故障的接地保护判据,准确地进行故障隔离。该方法利用中性线零序电流与各出线零序电流比值的相对差异,明确区分线路或母线侧单相接地故障,过渡电阻高达1 500 Ω时依然成立。该保护算法启动值低,灵敏度高,定值裕度较大,稳定性好,适合配电网灵活运行方式。仿真结果表明接地故障特征分析结果的正确性和该保护方案的有效性。     

基于零序电流比较的小电阻接地系统接地故障保护

配电网中应用小电阻接地方式可以确保系统能更快排除接地故障,有效降低过电压。但现阶段小电阻接地系统接地故障零序过电流保护定值过高,系统发生高阻接地故障时易拒动。提出一种基于各出线零序电流比较的接地保护方法,利用集中式保护装置收集各出线零序电流信息,选择零序电流幅值远大于其他出线或者相位超前其他线路零序电流以确定相位的线路为故障线路。该方法原理简单,可作为现有接地故障的后备保护,并可有效提高小电阻接地系统接地故障保护灵敏度。     

配电网触电保护与中性点接地方式

文章探讨了中压配电网人体触电与导线坠地的检测与保护问题,分析了高阻接地故障接地电流与零序电压变化特点,现有配电网接地保护技术与反映接地电阻的能力,以及配电网中性点接地方式对触电保护的影响,提出了提高接地保护反映接地电阻能力的措施,指出配电网采用小电流接地方式比小电阻接地方式,更有利于解决触电保护问题。     

谐振接地配电网电弧接地故障暂态分析方法与辨识

谐振接地中压配电网常发生电弧接地故障,传统的故障暂态分析方法多将电弧电阻简化为线性过渡电阻后代入故障暂态等值电路求解,电弧非线性特征难以体现。针对该问题,适当简化电弧黑盒模型,提出一种适用于谐振接地配电网电弧接地故障的暂态分析方法,定量计算不同过渡电阻下电弧接地故障暂态电流的解析表达式,并根据电弧电压的奇频次谐波衰减特性,给出一种综合电弧电流与线路电压信息的稳定电弧接地故障辨识原理。通过仿真计算与现场实验数据验证了所提分析方法的有效性,为后续谐振接地配电网电弧接地故障保护的研究提供了理论依据。     

基于正序电压差的含分布式电源配电网断线接地复合故障定位方法

分布式电源(distributed generation, DG)大量应用给电网故障识别与定位提出了更高要求。配电网断线故障时绝缘虽未遭到破坏,但可能导致DG故障穿越,甚至诱发并网逆变器闭锁,造成电气量越限,威胁电网稳定运行。为此,提出了一种利用正序电压差实现含DG配电网的断线接地复合故障定位方法。通过解析不同故障情况下配电网馈线序电流和DG并网点电压,发现了非故障点两端正序电压差等于线路压降,而断口两端正序电压差恒为正数且多大于非故障区段压差的特征,构造了基于正序电压差的故障定位判据。针对定位判据可能出现的死区问题,引入DG输出电流作为辅助判据提高定位可靠性,进而提出了含DG配电网的断线接地复合故障定位方法。理论分析和仿真结果表明,所提方法能够实现不同DG容量、故障位置下的断线接地复合故障区段准确定位,且具有较强的耐过渡电阻能力。     

基于暂态功率方向的柔性直流配电网线路单极接地保护方法

单极接地故障是柔性直流配电网最为常见的故障。采用小电流接地方式的MMC型柔性直流配电网发生单极接地故障时,短路电流小(主要是分布电容电流),故障识别困难,柔性直流配电网接地故障检测亟待解决。利用相模变换建立了基于MMC的多端环状柔性直流配电网单极接地故障的零模网络电路,分析了零模网络换流器和直流线路的阻抗特性。在所关注的特征频段内将零模网络简化等效,分析得到故障线路两端的零模电压导数与零模电流的极性均相反,非故障线路两端至少有一端的零模电压导数与零模电流极性相同。利用该故障线路与非故障线路差异特征,设计了一种利用暂态功率的方向纵联保护方法。其中故障线路两端暂态功率方向均为负,非故障线路两端功率方向至少有一端为正。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真验证。结果表明,所提保护方法能可靠识别区内区外故障,不依赖线路边界元件,无需数据同步,具有较好的耐受过渡电阻能力。     

惠州电网小电流接地系统存在问题及解决对策

在分析各种电网接地方式特点的基础上,指出由于中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时故障电流小,信号微弱,使得采用消弧线圈接地与小电阻接地并存模式的惠州电网单相接地故障选线问题未能得到有效解决。为此,提出将消弧线圈接地方式改为小电阻接地方式和提高配电变压器保护配置的解决方案,并给出按限制接地故障短路电流、限制弧光接地过电压、与继电保护配合3种选择小电阻的方法,以及整改现有配电网保护配置的具体措施。     

基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法

现有配电网单相接地故障保护技术在高阻接地故障时无法可靠启动,选相与选线结果易受三相不对称的影响。针对这一问题,提出了基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法。在三相不平衡过电压动态抑制的基础上,分析了故障前后注入电流与馈线零序电流特征。根据故障发生后注入电流变化量特点构建了接地故障动态感知判据,利用注入电流变化量的相角与幅值分别进行故障相识别与过渡电阻计算,通过比较各馈线零序电流变化量有效值进行故障选线。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提方法进行验证,结果表明所提方法能够准确识别高阻接地故障,选相与选线结果不受三相不平衡与系统对地电容大小影响。     

小电流接地系统接地型早期故障扰动特征分析

早期故障用于描述系统中不会导致继电保护动作的瞬时性自恢复故障扰动。基于对早期故障扰动的检测识别可实现对配网的故障预测和预警,对于提升供电可靠性有重要意义。受中性点接地方式影响,小电流接地系统中早期故障将有不同表现形式。针对小电流接地系统特点及其运行要求,分别从等效电路及仿真建模两方面,对该类系统中接地型早期故障的表现形式及其电气量变化特征进行了分析和总结。结果表明,小电流接地系统中接地型早期故障分为"单相接地型"和"异名相两点接地型",同时总结了各种情况下早期故障扰动波形的变化特征。仿真和部分现场故障录波数据证明了分析结论的正确性,研究结论将为小电流接地系统早期故障检测识别及故障预测预警提供重要理论支撑。     

含逆变型分布式电源的小电阻接地方式 配电网单相接地故障分析

针对含有逆变型分布式电源的小电阻接地方式配电网,根据IIDG的控制策略结合对称分量法,建立了IIDG并网后其上游侧和下游侧的单相接地故障分析模型,对IIDG并网变压器在不同接地方式下的故障点电流,主网侧和IIDG侧的各序和各相电流分别进行了分析,最后利用PSCAD/EMTDC搭建故障仿真模型,验证了分析的正确性,为并网变压器接地方式的选择及继电保护的配置提供依据。     

配电网接地故障保护若干问题的探讨

中国各电网公司均提出要快速就近隔离配电网接地故障,以减少触电与大面积停电事故,然而对中压配电网的不同接地方式及其接地故障保护方法的优缺点还有较大的争议,还没有形成共识,不利于形成优化的接地故障处置方案。文中总结国内外经验,对比了不同接地方式及其接地故障保护方法的技术特点,指出接地方式会影响接地故障的检测标准与保护动作正确率的统计结果;分析了小电流接地系统改为低阻接地、消弧线圈并低阻接地以及采用主动干预消弧时存在的问题,介绍了暂态接地保护技术及其应用情况;针对不同类型的配电网,给出接地方式与接地保护方法选择的建议。     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法

针对中性点非有效接地配电网中存在的单相接地故障消弧问题,提出了一种基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法。该方法通过向配电网中性点注入工频电流来达到单相接地故障消弧目的,确保电网安全稳定运行。注入电流的参考值由二次注入特定电流的方法得到,将注入电流偏差信号通过比例谐振控制器,驱动逆变器开关管产生逆变电流,经滤波电路后注入电网中性点,抑制故障点电压和电流到零。仿真及10kV接地故障实验表明,该方法响应速度快、灵敏度高,能补偿配电网接地故障电流的无功电流分量、有功电流分量及谐波分量,实现瞬时接地故障快速可靠灭弧。     

不同接地方式下配电网绝缘监察的灵敏性分析

依据零序电压幅值的绝缘监察是配电网接地故障识别的基本保障,中性点接地方式以及消弧线圈调节方式将影响高阻接地时的灵敏性。分析了不同接地方式配电网的零序电压随故障点过渡电阻及系统对地电容电流的变化规律,确定了不同接地方式配电网能够监察的最大过渡电阻(即绝缘监察的灵敏度)。结果表明,不接地系统灵敏度一般在2000?以上。预调谐式消弧线圈系统的灵敏度在2500?以上。随调谐式消弧线圈系统的灵敏度较小,一般在230~2000?之间。小电阻接地系统与投切了并联小电阻之后的消弧线圈接地系统的灵敏度最小,仅有数十欧姆。仿真和现场数据验证了分析的正确性。     

电压源换流器接地方式对直流配电系统的影响

针对低压直流(Low Voltage Direct Current, LVDC)配电系统分析比较了电压源换流器不同接地方式的优缺点。分别在换流器电容中点直接接地和高阻接地方式下,对换流器交流出口处不对称故障特性和直流线路单极接地故障特性进行了分析,并建立LVDC电磁暂态模型进行了仿真研究。对比系统不同工况下的暂态性能可知,电压源换流器电容中点高阻接地方式优于直接接地方式。高阻接地的方式对限制故障电流更为有利,同时也有利于直流配电系统故障消除后的快速恢复,这为未来直流配电系统保护方案的配置奠定了基础。     

基于负序电流比的主动配电网断线故障保护方法

随着分布式电源(DG)的大规模接入和用电需求的提高,具有主动控制、协调、管理能力的主动配电网(ADN)成为电力系统的发展趋势.然而,断线故障大大降低了ADN的效益价值,严重威胁设备与人身安全.由于受DG及灵活可调拓扑影响,目前针对ADN断线故障的保护技术较为欠缺.为此,分析了 ADN的特征及其对断线故障保护的影响;解析了分布式电源上、下游单相及两相断线下故障馈线与非故障馈线序电流变化特征;在此基础上,以负序电流比作为保护特征量,提出了一种基于负序电流比的主动配电网断线故障保护方法.理论分析和仿真结果表明,该方法不受负荷分布和故障位置影响,适用于各种网络拓扑、分布式电源容量以及中性点接地方式,具有较好的适用性和灵敏度.