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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法

由于含有多种具有互补特性的分布式电源,多能互补微电网在能源综合利用、供电可靠性和运行经济性方面具有明显的优势。然而与传统配电网相比,各类分布式电源的并入导致微电网拓扑结构和运行方式变得更为复杂,并网和离网运行对应的故障特性存在差异,使得传统继电保护方案难以满足此类微电网保护的要求。针对这一问题,首先围绕传统继电保方案的不足展开讨论,分析微电网网内故障特点,继而提出一种适用于微电网的改进故障辨识算法,以实现对网内故障的快速准确辨识。综合考虑多能互补微网继电保护的需求,结合改进故障辨识算法,将改进电流差动保护与广域自适应电流速断保护相结合,提出一种适用于微电网分布式电源上下游线路的综合继电保护算法,在缩小故障影响范围的基础上,提高保护响应速度并降低保护拒动的概率。最后,利用RT-LAB实时仿真系统构建含风、光、储、微型燃气轮机等分布式电源在内的多能互补微网模型,通过网内模拟不同类型故障,验证了所提故障辨识和继电保算法的有效性。     

微电网的有限区域集成保护

针对低压微电网的特点和保护要求,提出了一种基于有限区域集成的微电网保护新方案。通过将微电网以母线为依据分割为若干个区域,在每个区域设置一个有限区域保护单元。首先提取每个区域内各馈线的正序故障分量电流,通过比较区域主馈线与各从馈线的正序故障分量电流相角差,可以确定故障区域,其次比较故障区域内各从馈线之间的正序故障分量电流相角差,从而判定故障线路。该方案能够准确排查和定位故障区域,快速隔离故障线路,可靠切除微电网内部故障。文中利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真分析,仿真结果验证了所述保护方案的正确性和可行性。     

分布式电源接入对配电网线路保护的影响及对策研究

含分布式电源并网的配电网发生短路故障时,流经保护的短路电流会受到分布式电源提供的助增电流、汲取电流或反方向电流的影响,导致线路电流保护的误动或者拒动。基于IEEE33节点配电系统,在PSASP平台上搭建了仿真模型,计算了多个故障点下流经保护的短路电流大小,分析了分布式电源不同接入容量和位置对线路电流保护的影响,得出了对保护的分区域影响结论,并给出了几种减小影响的措施。     

微网的有限广域一体化保护

相当规模的分布式电源渗透到配电网形成微网后,深刻地改变了原保护配置的机理.结合微网运行结构和特点,在微网继电保护中引入广域保护理念,提出了一种有限广域一体化的微网保护方案.该方案将多分布式电源以闭式环网的接线方式组成一个有限区域,并选取一个集中决策中心,根据故障分量幅值大小以及与负荷电流相位关系实现故障排查与定位.利用差动判据区内故障动作灵敏性与区外故障制动可靠性的特点,提出一种改进的新跳闸判据,实现故障隔离.最后,通过数字仿真,验证了保护方案的正确性与可行性.     

Communication-based Adaptive Protection for Distribution Systems Penetrated with Distributed Generators

In this article, a communication-based adaptive over-current protection scheme for distribution systems penetrated with distributed generators is proposed. A communication network between the over-current relays, the distributed generators, and the utility grid is employed to automatically update the settings of the protective relays. Moreover, the communication reliability is increased through the addition of a backup communication system. The proposed scheme has the advantage of operating during grid-connected and islanding modes of operation. The scheme employs two simultaneous algorithms. The first algorithm works when the system configuration is changed due to the connection/disconnection of a distributed generator or the utility grid. The second algorithm efficiently uses the exchanged information between the relays to identify the faulted section and hence speeds up fault clearance. The proposed scheme is tested for difierent fault conditions as well as for different system configurations. The results demonstrated that relay operating times, including the communication delay, are greatly reduced when the faulted section is identified and relay settings are adjusted accordingly. In addition, a negligible time delay was experienced when the backup communication network was put in service.     

适应智能调度的继电保护故障信息系统改造

为适应智能调度应用,华北电网对其原有继电保护故障信息系统进行全面改造。文章从系统结构、通信规约、信息格式和故障诊断等方面对改造方案进行了详尽分析。首先根据新建站、改造站的不同,提出了几种典型的系统架构设想。分析了保护与录波独立组网的必要性,采用成熟的通信技术,结合IEC 61850等相关国际标准,提高信息上送速度和质量...     

基于电压折射波幅值正负差异的柔性直流电网两段式行波保护

针对柔性直流电网线路行波保护在长线故障下难以兼顾速动性和耐受过渡电阻能力的问题,提出了一种基于电压折射波幅值正负差异的两段式行波保护方案。首先,通过分析故障行波在线路上的传播过程,推导了各折反射波的表达式,得出了区内外故障下线路端口电压折射波幅值的正负差异特性。然后,基于该特性,提出了两段式行波保护方案,以传统行波保护判据构成保护第Ⅰ段,采用端口电压幅值及回升时间构成行波保护第Ⅱ段。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了该保护方案的有效性。     

含多类型故障限流设备动作的直流电网保护时序配合

柔性直流电网作为新能源并网的有效手段,要求能够可靠开断直流故障电流。直流电网中配置的多种类型故障限流设备间的故障保护时序配合亟须研究。文中基于直流电网直流线路双极短路故障,研究了故障限流器、直流断路器、半桥全桥混合型模块化多电平换流器以及DC/DC变换器这几类多类型故障限流设备的故障保护时序配合。针对包含环网状以及辐射状结构的复合型多端直流电网系统中的不同区域,配置不同类型的故障限流设备,同时采用检测故障电流变化率的方法判断直流断路器是否可靠动作。根据不同的故障区域,提出了相应的故障限流设备间的保护时序配合方案,并且考虑了部分限流设备如直流断路器拒动后其他限流设备的动作逻辑。在PSCAD/EMTDC仿真中验证了提出的直流电网中多类型限流设备保护时序的可靠性和有效性。     

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。     

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。     

具有冗余保护的变电站模糊Petri网故障诊断

针对750kV变电站的双网双重保护配置特点及保护装置、断路器存在的误动和拒动等不确定性情况,提出一种基于冗余保护的变电站模糊Petri网故障诊断方法。在该方法中利用双重保护装置的信息对元件诊断模型进行冗余知识表示,依据电网拓扑结构和保护配置等形成规则约束,在此基础上建立了故障元件的模糊Petri网冗余诊断模型,并将其分为主网和冗余网两个子网模型。在模型中采用信息熵确定初始信息的可信度,通过模糊推理获得最小故障诊断结果集。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案研究

根据发电机发生定子单相接地故障后机端和中性点零序电压故障暂态分量近似相同的特点，提出了两种形式的基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案：第一种形式将基波零序电压与三次谐波电压分开处理；第二种形式无需将两者分开，直接把机端和中性点两侧零序电压故障暂态分量的和与差做为保护动作信号与制动信号，通过比较相应信号的谱能量大小检测定子单相接地故障。文中给出了第二种判据形式的详细仿真和试验结果，分析表明：新的暂态保护判据具有很高的灵敏度和可靠性。     

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。