含分布式电源配电网的馈线保护新方案

分布式电源（DG）接入配电网后,改变了原有网络的短路电流流向,会导致原有馈线保护出现灵敏度降低、拒动、误动等问题。提出了2种含DG配电网的馈线保护新方案:一种方案是在现有方向电流保护的基础上,将DG上游每条馈线保护的Ⅰ段与其下一级馈线保护的Ⅰ段构成一个通信单元,依据新的整定原则及两级保护动作结果的综合判断将故障快速地隔离在最小范围内;另一种方案是利用广域网将每条线路末端方向元件检测到的功率方向信息和DG上游第1条出线上装设的电流保护的区段判别结果结合起来,精确地区分故障区段,保证上游保护的选择性和快速性。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提出的方案的有效性。     

线缆混合输电线路故障区段判别用光学电流互感器

针对海南联网工程500kV线缆混合输电线路存在的故障区段难以判别的问题,介绍了一种利用柔性光学电流互感器实现对线缆混合输电线路故障区段进行准确判别的新方法。阐述了柔性光学电流互感器的原理、构成及线缆混合输电线路故障区段识别方案。实际应用表明,将柔性光学电流互感器用于线缆混合输电线路能够准确判断故障区段,有效提高故障位置检测速度,加快故障后系统恢复供电能力,降低维护检修人员负担。     

基于本地信息的有限选择性直流微电网保护方案

为兼顾直流保护的经济性和选择性,提出一种面向双端直流微电网的有限选择性直流保护方案。首先划分保护区域,分析直流短路故障下的突变电流方向和变化率特征。继而利用区域出口线路的电流突变量信息和有限数目直流断路器的延时配合,形成二级级差式保护方案。待故障电流降至为零,分布式电源有序重启,基于本地电流或电压信息完成“握手式”的健全区域供电恢复。Pscad仿真结果表明,所提保护方案能够摆脱对远程通信的依赖,实现对故障区域的快速辨识和有效隔离。     

新型配电线路自动化模式

为了实现配电线路故障的快速、有选择性的切除、隔离与恢复,缩小停电面积并减小停电时间,提出一种新型配电线路自动化系统。新系统由断路器、配电线路无通道保护DNCP(distribution line non-communication protection)和备用电源自动投入单元三部分组成。配电线路发生故障后,故障区段两端的断路器在配电线路无通道保护的作用下动作跳闸,切除故障部分;失去电源的非故障区段在备用电源自动投入单元的控制下,投入备用电源,恢复相应区段的正常供电。新模式切除故障只需要一次断路器动作,一条具有6分段的配电线路最长故障切除时间小于1.1 s,非故障区段失电时间小于1.2 s。     

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.     

多端环型海底观测网供电系统故障主动定位方法

多端环型海底观测网供电系统量测节点与数据有限，难以准确定位故障分支和故障点，给系统修复带来了极大的困难。文中提出了基于附加量测节点的故障主动定位方法,根据海底观测网的多端环型结构特点，计算端对端最长连通路径，并基于环网分解点，确定数量最小化的附加量测节点位置。对原有和附加量测节点进行编号，依次选择不同量测节点计算供电系统所有节点电压。利用电压差搜索建立故障位置判断矩阵，对矩阵元素取算术平均值降低误差影响，得到精确的故障位置。建立“海王星”海底观测网PSCAD/EMTDC仿真模型，验证了所提方法的有效性和准确性。     

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。     

基于时序配合的柔直配电网后备保护与控制协同方案

柔性直流配电网的故障主动控制与主保护协同方案能够有效克服传统保护方案的局限性,但在通信故障、隔离设备失灵等极端情况下其可靠性难以保证,亟须开展相关后备保护原理的研究。鉴于此,利用换流器的故障主动控制提出了一种基于本地电流突变量极性的后备保护方案:基于换流器产生的电流突变信号,根据测量的电流突变量极性闭锁故障反方向的负荷开关,进而根据时序配合关系实现故障线路的可靠隔离。该方案不依赖于通信及直流断路器,通过换流器的故障主动控制,仅利用负荷开关实现故障隔离。文中进一步提出了一种后备保护加速策略,并结合不同拓扑分析了其实用性。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了四端柔性直流配电网模型,通过仿真验证了所提方案能够仅基于本地信息实现故障线路的快速选择性隔离。     

采用电流余弦相似度的含DG配网故障识别策略

分布式电源接入致使配网故障情况更为复杂,负荷分支电流难以获取,导致电流差动保护难以应用.基于此,本文提出一种基于电流余弦相似度比较的配网故障识别新方法.基于余弦相似度理论,利用配网多分支测量信息,构建进线电源电流与各输出电流的余弦相似度比较判据,实现故障区域判别;利用故障区域干线测量信息,逆向逐级比较余弦相似度判断故障...     

基于电流特征的高速铁路供电臂联跳保护方案

针对高速铁路牵引网所采用的全并联AT供电方式,提出一种基于电流特征的高速铁路供电臂联跳保护方案。从理论上推导不同区段故障时的全并联AT牵引网短路电流表达式,分析并联接线对电流分配的影响。当变电所与AT所之间故障时,变电所的电流比和AT所功率方向可以反映故障线路;当AT所与分区所之间故障时,功率方向可以反映故障线路。在变电所配置电流比和过电流保护,AT所和分区所配置方向过电流保护,利用联跳信号将整个供电臂保护构成一个整体,实现了故障的快速隔离。通过Matlab/Simulink对各种故障类型和故障位置的仿真,验证了该方案的选择性和快速性。理论分析和仿真结果表明,该保护方案实现简单,不同保护之间无需同步,能够快速隔离故障供电臂。     

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。     

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。     

基于智能变电站的站域保护原理和实现

为了克服现有继电保护系统配置无法发挥智能变电站本身优势的缺点,该文针对三层式的继电保护体系架构,分析了智能变电站站域保护的功能、实现方式、算法及原理.基于反序网络中母线电压为零的特点,提出了并联电抗电流的出线故障性质判别新方法和基于反序网的双回线路故障测距方法.将高压线路并联电抗器电流引入线路保护,形成了智能变电站带并联电抗器线路保护的新方案.该保护方案具有通过所获取的信息弥补该间隔缺失的保护功能,从而能够快速切除故障.     

低压有源配电网在线故障区间定位与识别方法

配电网的故障定位与故障类型识别对配电网故障的全面综合诊断有着重要的作用,有利于故障的小范围隔离与快速检修。分布式电源在配电网低压侧的分散式接入将现有低压配电网变为低压有源配电网,其故障特性的改变给继电保护的协调配合带来了极大的挑战,并导致原有的配电网故障定位与故障类型识别方法不再适用,需要对低压有源配电网内的故障定位与识别方法进行研究。该文提出了一种适用于低压有源配电网的在线故障区间定位与识别方法,该方法仅需电流测量,首先将低压有源配电网划分为多个双端无分支区段,利用各个区段的电流相角差值进行快速的故障区段判定与故障选相;在故障区段内,利用故障相与节点零序电流对故障的具体类型进行快速识别;最后,综合各个区段的故障判别结果可得系统内的故障位置与对应的故障类型。经仿真验证,所提出的方法正确、有效,能够适用于三相平衡或不平衡、并网或孤岛运行、树状或环状结构的低压有源配电网。     

基于有限交叠多分区的站域后备保护方案

站域保护可方便获取站内电气量,因此提出一种基于有限交叠多分区的站域后备保护方案。根据作用域范围将站域划分为母线-线路融合区、母线-变压器融合区、多元件协同融合区3类有限交叠分区。根据各分区可能出现的故障情况,设计了每个分区的动作方案。当站域范围内发生故障且主保护拒动时,通过不同的有限交叠分区之间的协调配合,可选择性地快速隔离故障。实际变电站故障案例分析结果表明,该方案解决了传统阶段式后备保护动作时限长的问题,有效改善了高中低压元件的后备保护性能,简单灵活、可靠性高。     

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。     

考虑分布式电源接入的配电网电流保护配置及整定方案

分布式电源的故障电流具有非线性、间歇性的特点,给配电网中的传统三段式电流保护的整定与配合带来了挑战。针对该问题,文中分析了逆变型分布式电源的控制策略及故障特征,并结合正序故障附加网络提出了一种适用于含分布式电源配电网的电流保护整定方案。该方案利用自适应保护的思想设计了正序电流速断主保护,两侧过流继电器分别作为对侧末端故障时的近后备保护;最后,由定时限过电流保护作为全线路的远后备保护。基于PSCAD的仿真验证表明,所提方案在发生不同类型、不同位置的故障时均能可靠、准确地识别故障。     

分布式电源多点接入配电系统的集成保护

针对分布式电源多点接入的配电系统,提出了一种基于暂态极性保护原理的集成保护新方案。暂态极性比较保护是运用小波变换提取故障暂态高频信号的某一频段信息作为故障判断的依据,通过比较暂态高频信号的极性,迅速准确判断出故障位置。将暂态极性比较保护原理应用于配电网集成保护方案中,以母线作为载体构建集成保护单元,利用本地故障信息和相邻保护单元故障信息对母线各出线以及线路两端信号的极性进行比较,从而对母线故障和线路故障进行判断。与此同时,集成网络保护单元提取多点信息,对整体区域暂态信号极性进行综合比较,实现对故障的快速定位与隔离,为本地保护提供后备保护。最后,利用MATLAB软件对其进行了仿真分析,仿真结果验证了此保护方案的正确性和可行性。     

馈线自动化自适应快速保护控制方案

对于复杂配电网络,传统的馈线自动化故障处理模式存在短时停电范围扩大、非故障区段供电恢复时间较长等问题。为此,面向智能配电网提出一种馈线自动化自适应快速保护控制方案。在配电线路的每个开关处装设智能终端单元(smart terminal unit,STU),STU内配置过电流元件,相邻STU之间通过光纤以太网互相连接。STU实时检测本地电流及开关状态,同时与相邻的STU相互发送有关信息。根据本地和下游线路的电流信息及开关状态信息,可迅速定位故障区段,实现故障的快速切除及非故障区域的供电恢复。网络重构后,利用各STU间的信息交互,所提方案能够重新确定STU之间的上下游关系,并据此选择保护定值,实现配网的自适应保护。仿真分析说明了所提快速保护控制方案的有效性和可行性。     

基于邻接矩阵的低压配电网故障区段定位方法

低压配电网具有线路区段短、分支众多且拓扑结构复杂多变的特点,分布式电源的并网进一步增加了其故障定位的难度。结合图论分析方法和人工智能算法,提出了基于拓扑邻接矩阵的低压配电网故障区段定位方法。首先生成与配电网故障监测单元配置相对应的邻接矩阵,其次建立故障电流在故障监测单元拓扑中的连通性等效模型,根据故障电流从电源到估计故障区段的最短路径计算故障监测信息。以此为基础建立了考虑多重故障的低压配电网故障定位模型并利用粒子群优化算法进行模型求解。仿真算例验证了所提方法能够有效提高故障定位的效率和准确度。