一种适用于微电网的分散式自适应过电流保护

针对传统的定流继电保护不能及时响应微电网拓扑结构变化的问题,文中提出一种分散式自适应过电流保护方案。根据微电网的故障特性将微电网中的馈线以分布式电源为中心分为上游区域和下游区域。针对不同区域分别配置基于瞬时继电器的分散式保护法。最后,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC平台上建立微电网模型,验证所提方法。结果表明,所提方法能正确地切除微电网在不同运行模式、拓扑结构、DG运行状态下的故障,提高了保护的可靠性。     

基于节点搜索的微电网自适应保护方法

由于微电网拓扑结构灵活多变,且并网及孤岛运行时故障特性不同,使得传统的继电保护难以满足要求。针对微电网继电保护的需求特点,提出基于故障电流方向判别的微电网自适应保护方法,将微网实时拓扑结构转化为树形节点路径图,采用树形节点搜索方法及节点路径算法对微网内保护装置的动作值及动作时限进行自适应整定。在此基础上提出基于IEC 61850的微电网自适应保护系统。仿真算例结果证明了所提方法的有效性。该方法能够有效跟踪网络拓扑结构变化而实时更改保护整定值,具有较好的自适应性。     

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.     

基于MPSO算法含电动汽车的微网优化调度

在保证微网系统安全稳定运行的前提下,考虑风光储等分布式电源及电动汽车等随机负荷并网,以微网最低综合运行成本为目标,建立了含电动汽车的多能互补微网优化模型。提出了一种改进粒子群算法（MPSO）,通过仿真分析证明了该方法在包含电动汽车等随机负荷的多能互补微网中,能够快速收敛得到最优运行方案,显著降低了微网运行的成本,具有较好的实际应用意义。     

一种用于交直流混联微电网的故障检测系统及检测方法

微电网从运行模式上分为并网运行和孤岛运行,当微电网并网运行时,必定会引起配电网电流大小、方向和分布发生变化,继而对配电网继电保护带来不利影响,可能引发原有保护的误动、拒动和灵敏度降低。在微电网孤岛运行时,微电网的运行条件和运行拓扑会根据运行场景需求从而产生的变化、部分分布式电源具备电流双向流动的特性,这使得在同一个故障点的故障电流在不同的运行场景下短路电流差异很大,从而使得传统基于定值整定的保护方案失效。交直流混联微电网包含交流微电网和直流微电网,交流和直流微电网间能量的多向流动及运行策略的多样性导致的能源多向流动,使得交直流混联微电网的网络结构和分布式电源的运行模式种类繁多,保护方案及保护配置变成了不可能完成的任务,现有技术中保护方案复杂、严重依赖于微电网的网络结构和分布式电源的运行模式等问题。     

交直流混合微网控制策略分析

考虑微网中各类分布式电源的特性,利用多能互补,优化微网并网外特性。针对微网的各种典型运行模式,基于传统的微网控制模式,结合交直流微网结构特性,综合分析改进,在不同运行模式下采用不同控制方式,提高微网系统的稳定性和可靠性。利用交直流混合微网示范应用实例,对本文提出的微网综合控制策略进行验证,结果表明该控制策略能实现微网各种运行模式的平滑切换,具有可行性。     

微网反时限低阻抗保护方案

为解决传统配电网保护在不借助通信技术的情况下,很难满足微电网线路保护的复杂要求,提出了一种基于负荷阻抗的反时限低阻抗保护(inverse-time low-impedance,ITLI)方案。在微电网结构及故障特点的基础上,类比传统反时限过电流保护,对新型保护的原理、反时限动作特性、配合及整定方法进行研究,给出保护的特点及配置方法。分析过渡电阻对反时限低阻抗保护的影响,并提出低电压加速和配合加速2种改进方法。ITLI保护方案无需借助通信技术,不仅不受微电源控制方式影响,而且适用于微电网并网与孤岛2种运行状态。利用PSCAD/EMTDC建立微网模型,仿真结果表明,ITLI保护方案在不同运行方式下均具有良好的动作特性,并具备较好的抗过渡电阻能力。     

计及微网孤岛运行方式的配电网可靠性评估

提出了一种既适用于传统配电网络,也适用接入分布式电源的微网配电系统的可靠性评估方法。首先,依据微网孤岛运行方式对传统配电网故障分类方式进行了改进;其次,通过研究传统分布式电源与可再生分布式电源的发电特性,提出了各类分布式电源发电概率模型;最后,综合考虑甩负荷与切负荷2种情况,给出了微网孤岛运行时分布式电源对负荷供电的充裕度概率模型,并将其成功运用到含微网的复杂配电系统可靠性评估中。以RBTS-BUS6配电系统为例验证了所提评估方法的有效性。     

基于小波变换的微网暂态极性比较保护原理及实现

微电网具有分布式电源运行灵活多变、并网和孤岛方式故障特征差异大的特点,实现满足速动性和选择性要求的微电网保护是微电网技术难点之一。为了实现快速、准确的故障定位和隔离,文中提出了适应并网和孤岛不同运行方式的微网暂态极性比较保护。在研究采用小波变换Mallat算法实现暂态高频信号逐级抽取方法的基础上,依据暂态信号比较提出了微网暂态极性比较保护原理和算法,并重点对微网暂态极性比较保护装置的实现方案进行了设计,最后采用Matlab软件对微网暂态极性比较保护原理进行了仿真验证。     

微电网故障特性分析及孤岛时馈线保护方案研究

分布式电源在孤岛运行状态下,一旦发生故障,因输出电流受限,传统的过电流保护不再适用于微电网。针对这一问题,本文选择辐射形微电网开展研究,利用PSCAD/EMTDC软件搭建微电网模型,对微电网在并网和孤岛状态下的故障特性分别进行仿真分析,在此基础上提出过电流保护与负序过电流保护相结合的方案,并对其保护原理及配置进行说明。经分析,该保护方案能够满足微电网孤岛运行时馈线对保护的要求。     

基于双馈风机短路特性的风电场集电线路继电保护整定方法研究

目前的定值整定工作中往往将风电场作为负荷或常规电源进行分析计算,已经导致了多起事故,因此深入研究风电场的故障特征以及对系统继电保护的影响显得非常重要。首先,在双馈风机短路等值参数模型的基础上,研究了风机短路特性对集电线路保护的影响和集电线路继电保护整定值整定方法。其次,充分考虑了风机短路故障电流的影响,并提出了一套完整的集电线路系统继电保护定值整定方法。该方法分析了三相短路和两相短路的短路电流,提出了集电线路相间过电流保护和汇集线接地故障的零序电流保护的整定原则和计算过程。该策略避免了风机发生故障时产生的过电流对下游集电线路继电保护装置造成冲击和误动,目前已经在实际风电场得到了应用,验证了该方法的有效性。     

基于改进电流相差保护的微电网保护方案

针对微电网在并网运行和独立运行时不同故障特性以及微电网潮流的双向特性,引入了一种基于改进电流相差保护的微电网保护方案,该方案以IIDG输出端电压为起动判据,结合母线两端电流相位差判据,保证微电网在两种运行状态下都可以准确的区分区内外故障并切除故障线路。在PSCAD/EMTDC仿真软件上进行了算例仿真,验证了基于改进电流相差保护方案的有效性和可靠性。     

新疆电网风电基地110 kV人工短路试验及结果分析

为了削弱对化石能源依赖的程度和发展新能源,中国新疆地区风电装机容量逐年攀升。与此同时,大规模风电并网对传统配电网带来的冲击日益显著,尤其是短路故障发生时对短路电流的影响,导致继电保护可靠性降低,电力系统失稳。此次新疆电网110 kV人工短路试验,不仅进行了详细试验方案的编制,还对短路电流的影响因素进行了探析以及基于PSASP潮流方式的计算值和试验值误差的分析。最后,得出现行电力系统不同类型的风机计算模型与电网实际情况的贴合程度和不同故障类型下的计算电流与实测电流的误差比,并且总结出计算值与实测值存在误差的影响因素。     

分布式电源对配电网电流保护的影响

文中在阐述分布式电源研究的背景和意义基础上,建立了分布式电源(DG)的恒功率等效模型,详细讨论了分布式电源在故障点不同位置时,其对配电网原有三段式电流保护产生的具体影响。在PSCAD仿真软件中,搭建了含DG的10 kV配电网典型模型,利用全波傅立叶算法对短路电流进行计算,通过与所配置保护的整定值对比验证了理论分析的正确性。本文提出了基于本地信息量的自适应电流保护方案,为并入DG后的配电网继电保护算法研究提供了一定的理论依据。     

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。     

Numerical inverse definite minimum time overcurrent relay for microgrid power system protection

Access of distributed generation gets complicated at the distribution level, and hence managing these systems effectively becomes highly challenging. Microgrids have been proposed as a way of integrating a large number of distributed renewable energy sources with a distribution system. They are low to medium voltage networks of small load clusters with distributed generation sources and storages. Microgrids can be operated in the islanded mode or the grid‐connected mode. If a microgrid is connected to the system, it is seen as a single aggregate load. One of the potential advantages of a microgrid is that it could provide more reliable supply to customers by islanding itself from the system in the event of a major disturbance. However, a major problem with microgrid implementation in islanded operation is designing a proper protection scheme. The fault currents for grid‐connected and islanded microgrids are significantly different. Additionally, high penetration of inverter‐connected distributed generation sources leads to conditions where no standard overcurrent protection method will work. Overcurrent protection is considered as the backbone of any protection strategy, especially in distribution systems. Distribution systems constitute the largest portion of the power system network, and therefore the diagnosis of faults in this system is a challenging task. Faults occurring in distribution systems will affect the reliability, security, and quality of a power system. Field‐processable gate array (FPGA) Xilinx Zynq‐based numerical overcurrent relay protection is provided to the microgrid that is operated in islanded mode. This results in faster discrimination and quicker isolation of the faulty section from the microgrid. This improves the reliability of the microgrid because the fault is rapidly diagnosed and isolated from the healthy part, thanks to the high‐speed operation of the 800‐MHz FPGA Xilinx Zynq‐based numerical overcurrent relay. This system is simulated using MATLAB Simulink SimPower system tool box and LabView software. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于复合故障补偿因子的微电网反时限电流保护方法

为了解决逆变型分布式能源(Distributed Generator, DG)对微电网保护速动性和协调性的影响,提出了一种基于复合故障补偿因子和天牛须搜索(Beetle Antenna Search, BAS)算法的改进反时限微电网电流保护方法。首先,通过分析故障时保护安装处的电压分布特性,并结合测量阻抗特征构建复合故障补偿因子,以解决反时限过电流保护由于短路电流变化引起的动作延时问题,提高保护速动性。同时,为了解决DG接入、微电网运行方式改变等因素引起的微电网保护协调问题,利用BAS算法对改进反时限电流保护的参数进行优化,以保证相邻保护的协调配合。最后,在DIgSILENT/PF软件中建立微电网仿真模型,以验证改进方法的有效性。仿真结果表明,与传统反时限过电流保护相比,改进保护方法在速动性方面明显提升,且在微电网不同运行模式、故障条件下均满足协调性要求。     

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。     

考虑光伏出力间歇性的微电网故障辨识方法

在光伏高比例接入的孤岛微电网中,太阳辐照度变化将导致光伏出力明显波动,继而影响微电网线路故障电流变化趋势。对于不同辐照度光伏出力,如何准确完成微电网故障辨识是微电网故障保护研究面临的一个重要问题。针对这一问题,首先建立了含有光伏发电的典型微网模型,分析了孤岛模式下太阳辐照度变化对网内故障电流的影响;然后利用快速小波能量熵(wavelet energy entropy,WEE)算法提取线路故障电流的暂态特征,继而选取简洁清晰的暂态特征并构建故障综合样本集;最后,利用典型故障样本集对极限学习机进行训练,形成一种新的考虑光伏出力间歇性的微网故障辨识方法。算例仿真结果表明所提方法既能精确提取不同辐照度下微网故障的暂态特征,又可准确地实现故障辨识,为微电网故障分析和保护提供了技术支持。     

基于IIDG电流相位控制的配电网故障电流抑制方法

我国配电网正面临着高渗透率分布式电源接入的挑战,配电网的拓扑结构与潮流方向发生了本质改变,易导致继电保护装置产生拒动或者误动。针对分布式电源大多通过电压源型逆变器并网这一现状,提出了基于逆变器电流相位控制的故障电流抑制方法,在dq坐标系下对逆变器输出电流相位进行控制,使得流过继电保护装置的故障电流幅值近似等于电网侧的短路电流,消除逆变型分布式电源提供的短路电流对继电保护装置的影响,减少继电保护装置的升级需求。在DIgSILENT/PowerFactroy仿真软件中搭建IEEE 13节点系统,仿真结果验证了所提控制策略的正确性及有效性。