柔性直流配网中基于暂态高频阻抗比较的方向纵联保护

柔性直流配网是未来直流技术和配电系统的重要发展方向。其中,保护技术作为保证其安全运行的关键技术之一,其难点在于快速、有选择性地识别故障。针对双极短路故障,依据不同直流线路故障时暂态高频阻抗的特征差异,该文提出一种基于暂态高频阻抗比较的方向纵联保护,并形成相应的直流线路保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建基于具有直流故障隔离能力换流器的柔性直流配网模型,PSCAD仿真分析表明,该方案能够快速、可靠地实现故障判别,对系统参数变化具有较强的适应性,抗过渡电阻能力强,受噪声影响较小。     

基于Adaboost算法的并网光伏发电系统的孤岛检测法

目前光伏并网发电系统的孤岛检测多采用主、被动法结合的方法,然而无法有效确定参考电气量的阈值,导致孤岛检测存在死区,同时也可能影响电能质量。基于此,提出了一种基于Adaboost算法的智能被动式孤岛检测方法,通过仿真建立光伏系统并网和孤岛运行的数据库,提取可判断并网和孤岛运行两种状态的特征量,利用Adaboost算法建立判断并网和孤岛运行状态的二分类模型,应用该模型根据某一运行状态下的特征量对其进行分类。该方法需要建立比较完备的数据库,选择合适的电气量作为判据。该方法避免了传统孤岛检测法各电气量阈值无法确定的问题,不引入扰动信号,不干扰电能质量。最后通过仿真验证了其检测孤岛的可靠性。     

直流故障下VSC换流器本体馈流过程分析

两电平电压源型换流器(voltage source converter,VSC)内部电力电子器件的单向导电性和储能元件快速充放电使换流器在直流故障闭锁初期暂态馈流过程复杂,为换流器本体故障分析带来挑战。该文对柔性直流系统VSC换流器在双极短路故障初期的暂态馈流过程分阶段进行研究,通过分析馈入电流变化率极限,定义两个用于判别所研究阶段换相情况的时间边界,根据换流器故障初期的换相情况可大致对应出不同直流故障区域。提供更为详细的故障分析手段,为将来的保护和故障定位研究奠定基础。PSCAD仿真结果验证分析的正确性,同时也表明仅利用故障初期换流器本体开关信息对双极直流故障具有一定的分区能力。     

柔性直流配电系统线路保护与定值整定

目前,随着电力电子技术的逐渐成熟,柔性直流系统受到广泛关注。作为柔性直流配电系统发展的关键技术,保护所面临的主要挑战是如何利用受限和持续过程极短的故障电流可靠识别和快速隔离故障。文中针对基于具有直流故障隔离能力换流器的柔性直流配电系统,分析了直流线路发生单极接地故障、双极短路故障以及断线故障时的故障特性,提出直流线路的保护方案。同时依据继电保护对四性的要求以及各保护之间的配合关系,确定保护动作的边界条件,反推出保护定值的合理范围,最终形成直流保护定值整定原则和整定计算方法,为实际工程中的保护设计和应用提供了参考。最后,在PSCAD仿真平台搭建仿真模型,仿真结果验证了保护方案的可行性以及保护定值整定的合理性。     

基于直流断路器转移支路动态电阻特性的柔性直流输电系统保护动作分析与改进

当直流断路器通过其各支路间的换流清除故障电流时,会导致系统的故障暂态电气量发生变化。现有直流保护在进行原理设计时大多未考虑直流断路器动作特性的影响,因而有可能不正确动作。因此对于柔性直流输电系统,分析了直流短路故障过程中直流断路器的动作特性,给出了考虑直流断路器各换流支路故障电流熄灭特性的短路电流解析表达式,验证了现有的电流微分保护、低压过流保护以及差动保护的动作适应性,进而提出一种基于电流积分值的保护算法,解决了电流微分保护会出现误动的问题并且具有较强的抗过渡电阻和噪声的能力。最后利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建 ±320 kV双端柔性直流输电系统模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和保护算法的适用性。     

基于扰动注入的柔性直流配电网主动故障定位及其仿真研究

直流配电网中电力电子元件耐受故障电流能力差,要求保护数毫秒切除故障,因此留给故障定位所使用的数据量有限。现有基于暂态电流单端量测的定位方法受分布式电容、噪声和过渡电阻影响较大,难以实现精确的故障定位。因此,考虑故障发生后直流断路器快速动作,在系统失电的情况下给系统串联一个LC注入装置构成衰减的振荡扰动,利用振荡频率、衰减系数与故障距离的关系,可以精确定位故障位置。仿真结果表明所提方法可行且具有一定的耐受过渡电阻、分布式电容、噪声和线路参数误差的能力。     

基于控保协同的光伏直流升压汇集系统直流故障判别方法

光伏直流升压汇集系统由于内部直流变压器间特殊的串联形式,正常运行时直流变压器汇集端口电压、电流随光伏单元出力变化而波动,当在系统出力较小且直流侧发生较大过渡电阻故障时,故障特性与正常运行出力波动的暂态过程类似,系统故障特征不明显,保护难以实现故障的准确识别。针对上述问题,设计了基于控保协同的无通信直流故障检测方案。在分析直流变压器谐波产生机理的基础上,通过改变其载波频率产生谐波扰动,并根据谐波流通路径差异实现对系统故障工况的可靠检测。PSCAD仿真结果表明,所提方法仅利用换流器本地量测信息即可实现汇集系统直流故障的可靠识别且不受光伏出力影响。     

基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法

海上风电柔直送出系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越能力.然而,风电场和柔直系统中的多类型换流设备在没有高速通信的情况下,很难协同控制实现系统低电压穿越过程中的直流电压稳定.因此,提出基于谐波注入信息传递的海上风电柔直送出系统故障穿越协调控制方法.在故障期间,风电场侧换流器检测到直流电压超过阈值后降低风电场交流电压幅值,并向系统注入谐波,使得风电机组换流器根据不同谐波阈值协同限制注入电网的功率,实现无通信条件下系统多换流设备协同的故障穿越.通过与常规的只由风电场侧换流器单独降功率的方法进行比较,在电网的各种故障类型下,所提方法可以更快速地将柔直直流电压限定在允许范围之内,系统可实现安全、可靠的故障穿越.     

光伏直流升压接入系统故障穿越协同控保方法

与传统交流汇集式光伏电站相比,光伏直流升压接入系统在故障穿越时存在直流母线电压严重上升且系统自身控制策略影响交流保护动作性能问题。根据光伏阵列P-V曲线的单峰特性设计了适用于光伏直流升压接入系统的无通信协调控制方案,实现了故障穿越期间直流母线电压的稳定控制;同时提出系统低穿控制与保护协同方案,在系统故障穿越期间通过换流器主动向电网施加短窗长谐波扰动,从而为所提基于谐波量测的距离保护构造出清晰的动作边界。PSCAD仿真结果表明,所提控保协同方法在保证系统可靠进行故障穿越的同时,能准确识别系统故障工况,场站侧保护在所施谐波扰动窗长内快速动作,有效避免并网逆变器因网侧保护先行跳闸失去同步电源而产生的暂态冲击。