适用于逆变型电源接入的故障方向判别新方法

由于新能源电源馈出的短路故障特性与同步发电机存在较大差异,当传统方向元件应用于新能源场站的联络线和集电线时,无法保证其动作的正确性。因此根据逆变型电源馈出的短路电流的特点,提出一种适用于逆变型电源接入的故障方向判别新方法。该方法利用序电压进行故障类型判断,在此基础上,根据正、反方向故障时各序电流比值和电流幅值差异,进行故障方向辨识。数字仿真结果表明,该方法在不同故障类型下均能正确判断故障方向,且受过渡电阻的影响较小,具有良好的工程应用价值。     

基于无功电流波形相关性的逆变型电源电站送出线故障方向判别原理

受逆变型电源弱馈、电源阻抗变化等故障特性的影响,使用正序电压或记忆电压作为极化电压的方向元件可能会出现误动作的情况。为了解决该问题,提出了一种基于无功电流波形相关性的故障方向判别原理。利用故障期间逆变型电源与同步发电机正序电流的差异,通过计算无功电流测量波形与参考波形的相关系数判断故障方向。当逆变型电源侧发生正向故障时,无功电流测量波形与参考波形基本一致;发生反向故障时,无功电流测量波形与参考波形存在显著差异。仿真结果表明：提出的保护判据在不同的故障情况下都能够可靠、灵敏地判断故障方向。     

适用于逆变型分布式电源T接的配电网线路纵联保护方案

针对逆变型分布式电源(IIDG)T接于配电网导致双端电流纵联差动保护难以适用的问题,提出一种基于线路端点正序电流的新型纵联保护方案。建立以并网点正序电压主导的IIDG压控电流源模型。根据线路本端保护测量所得正序电气量分别求解对端正序电流计算值。在此基础上,将同一端点测量值与计算值的相量差幅值作为保护动作量,并利用发生区、内外故障时保护动作量的差异形成故障识别判据。考虑计算误差及互感器传变误差对保护整定值的影响构建完整的保护方案。该方案在保护动作量计算过程中无须实时获取IIDG运行状态,仅在现有双端纵联通道内对线路两端的电气量进行通信即可准确识别区内、外故障,通信压力小。仿真结果表明所提保护方案可靠有效,受IIDG出力影响小且具备一定抗过渡电阻能力。     

基于电流保护约束的逆变型分布式电源最大接入容量与接入位置选择

逆变型分布式电源接入配电网后,传统配电网采用的三段式电流保护可能会发生不正确动作。为了解决这一问题,提出了基于电流保护约束的逆变型分布式电源最大接入容量和接入位置选择的确定方法。当配电网发生故障时,根据零电压穿越控制的逆变型分布式电源的故障输出特性,分析逆变型分布式电源并网点电压及输出的故障电流随逆变型分布式电源输出功率和接入位置变化而变化的规律。发现逆变型分布式电源的并网点电压及电流随逆变型分布式电源输出功率的增大呈非线性变化、随接入位置远离系统电源而逐渐减小的特征。根据该变化特征,以传统配电网电流保护在不改变原有整定值的情况下能正确动作为条件,确定了逆变型分布式电源的接入容量及接入位置。仿真验证了该方法的有效性。     

含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护

针对大规模逆变型分布式电源接入配电网后对传统电流保护可靠性产生影响的问题,该文提出一种分区域电流保护方案。分析含逆变型分布式电源的配电网的故障特性,并将配电网线路划分为逆变型分布式电源的上游线路区域、下游线路区域和并网线路区域。针对上游线路区域的保护,提出一种自适应方向电流保护方案;下游线路区域则采用基于保护本地信息的自适应电流保护方案;并网线路区域考虑采用电流差动保护方案。通过算例系统进行仿真,验证了含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护方案的有效性。     

逆变型电源接入对选相元件的影响分析

大规模逆变型电源并网故障情况下采取正序分量控制策略,仅输出正序电流,导致逆变型电源侧正、负序电流分配系数严重不相等。从故障序阻抗特性出发,对含大规模逆变型电源送出线路基于传统相电流差突变量幅值关系和序电流故障分量间相位关系的选相元件动作特性进行分析。逆变型电源侧选相元件不能正确选相;系统侧选相元件动作性能受逆变型电源接入影响较少,基于PSCAD的仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,对可能应用于含大规模逆变型电源接入的联络线选相元件判据进行了展望。     

适应逆变型分布式电源接入的配电网保护方法北大核心

电流保护由于其简单、经济、可靠,因而广泛应用于35 k V及以下电压等级配电网。然而逆变型电源短路电流较小,导致逆变型电源侧电流保护无法正确动作。同时,由于分布式电源弱馈作用的影响,传统距离保护也受到了巨大挑战。本文首先分析了逆变型分布式电源的故障特性以及其对距离保护的影响,在此基础上提出了基于延时距离保护和电流保护相结合的配电网保护配置方法。该方法简单易行,同时具有一定的耐受过渡电阻和抗噪声能力。最后在PSCAD/EM TDC搭建了含逆变型分布式电源的配电网模型,对该电源的故障特性和保护配置方法进行了仿真验证。     

含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护

对于含分布式电源（DG）尤其是逆变型分布式电源（IIDG）的配电系统,由于其电源出力的随机性,将导致传统电流保护的定值很难整定。针对这一问题,文中结合含IIDG配电系统故障时的特点,在已有自适应电流速断保护的基础上,对含IIDG配电系统的自适应电流速断保护进行了研究。分析结果表明,对于保护背侧接有IIDG的情况,在对某些参数重新定义后,仍可按照已有自适应整定表达式的形式对保护进行整定。该整定方法仍然能够根据系统当前运行方式和IIDG的出力情况自适应地调整定值,而且不用借助通信手段,与传统的电流速断保护相比,含IIDG配电系统的保护性能得到了很大改善。通过对一个10 kV配电系统的仿真分析,验证了该整定方法的正确性。     

含逆变型分布式电源的配电网保护系统研究

为研究分布式电源的故障穿越运行能力以及大电网解列后与重要负荷重构自愈的运行能力,对逆变型分布式电源(inverter-based distributed generation,IBDG)的故障外特性进行分析,提出了计及IBDG故障特性影响的配电网过电流保护整定计算方法。针对现有配电网的重合闸前、后加速配置及馈线保护切除故障策略,提出适合IBDG接入并能实现其故障穿越运行的馈线保护改进措施。利用MATLAB/Simulink仿真软件对系统进行故障仿真,仿真结果表明该改进方案能够解决IBDG接入后对配电网保护选择性方面带来的问题。     

逆变型分布式电源接入影响配电网电弧接地过电压的仿真研究

随着光伏发电以及并网技术的发展,投入配电网的逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)数量与日俱增,而间歇性电弧接地作为配电网最常见的故障之一,其产生的过电压将严重影响配电网、电力电子器件绝缘,破坏电力系统正常运行,故有必要准确建模并分析IIDG接入对配电网电弧接地过电压的影响。采用仿真计算的方法,在Matlab/Simulink平台构建10 kV小电流接地配电网仿真模型,基于工频熄弧理论,分别分析IIDG接入容量、数量、接入位置以及故障发生位置对主网电弧接地过电压的影响,并对比了IIDG与同容量负荷对主网弧光接地过电压影响的差异。仿真结果表明,IIDG接入点越靠近出线末端,其下游发生故障时的过电压值越大;而负荷接入点越靠近出线末端,其下游发生故障时的过电压值越小。     

考虑并网运行微电网故障方向识别的逆变型分布式电源故障控制

微电网具有双向故障电流,其保护的一个关键问题是如何准确判别故障方向.对微电网正序故障附加网络的分析表明,逆变型分布式电源(IIDG)正序故障分量阻抗角所在象限决定了正序故障分量方向元件在并网运行微电网中的适用性.然而,IIDG功率输出策略的多样性和故障后ⅡDG并网点电压变化的不确定性导致ⅡDG正序故障分量阻抗角所在象限...     

含逆变型分布式电源的不平衡配电网短路电流计算方法研究

逆变型分布式电源（IBDG）的输出由其控制策略决定而具有很强的非线性,使传统配电网的短路电流计算方法不再适用,而配电网的不对称更是进一步增加了其短路计算的难度。根据对称分量法推导出不平衡配电网的故障点各序电流,提出一种基于序网络迭代修正的不平衡配电网短路电流计算方法,在每一次迭代中,根据当前节点各序电压分别修正IBDG的输出电流和各不对称元件补偿电流源的输出电流,利用节点电压方程得到新的节点各序电压和故障点各序电流,直到满足收敛条件。最后,基于PSCAD/EMTDC对含IBDG不平衡配电网的进行了仿真计算,验证了所提方法的准确性和有效性。     

具有不对称故障穿越能力逆变型新能源电源故障电流特性

新能源电源大规模接入电网背景下,电网故障特征发生根本性改变,电网继电保护正面临新挑战。由于新能源电源故障特性与其所用变换器控制紧密相关,而变换器具体采用的控制策略随生产厂家不同而不同,一般也不公开,所以这些因素使得揭示新能源电源短路电流特性成为难题。针对逆变型新能源电源(IIREG),提出了基于并网逆变器与直流卸荷电路协调控制的故障穿越策略,确保IIREG穿越不对称度100%的故障。以此为基础,分析逆变器控制策略与IIREG短路电流特性间关联规律,进一步从理论上推导出了不依赖逆变器控制结构及参数的IIREG稳态短路电流计算公式。最终,采用硬件在环实验,验证了所提故障穿越策略与IIREG稳态短路电流表达式的有效性和正确性,同时通过分析故障类型、位置及所接电网短路容量水平对IIREG故障电流特性的影响,揭示了IIREG与常规同步电机相比的差异。这为含IIREG电网继电保护适应性分析及配置整定研究提供理论支撑。     

适用于主动配电网的电流方向元件

分布式电源接入配电网以后,其结构单源辐射型网络转变为多源多方向网络,于是主动配电网在消纳分布式电源容量时方向信息采集成为必要,由于配电网广大节点没有安装电压互感器,传统功率方向元件不再适用。文中提出一种基于正序故障分量的电流方向元件,在无电压信息的情况下,利用电流正序故障分量和正序故障分量定义的基准量之间的相位差来判别故障方向,不仅适用于任何分支节点,而且不受负荷电流的影响。在PSCAD/EMTDC中仿真验证了方向元件动作的正确性。     

正负双序独立控制策略下的逆变型分布式电源不对称故障电流分析

为揭示电网不对称故障下逆变型分布式电源的故障特征及机理,基于功率平衡和特性受控的思想,推导了基于正负双序独立控制策略下的短路电流表达式并分析了短路电流的影响因素。分析结果表明:逆变型分布式电源的正、负序电流dq轴分量是电压跌落作用下的二阶响应,三相正、负序电流由于二阶响应的超调一般呈现先逐渐增大后衰减到稳态值的趋势;逆变型分布式电源不对称故障电流的稳态值与输出的有功功率、无功功率以及正序电压、负序电压大小有关,暂态特性与变流器的控制参数以及故障瞬间电流相位紧密相关。PSCAD仿真和录波数据验证了理论推导的正确性。分析方法能够有效地表征逆变型分布式电源的故障特征,为通过变流器并网元件的故障特征分析和相关继电保护研究提供了理论参考。     

计及逆变型分布式电源输出特性的配电网自适应电流保护研究

分布式电源输出的间歇性、非线性特点给配电网的继电保护配置与整定带来很大困难,考虑配电网结构的复杂性以及通信设备覆盖全网的高成本问题,需要研究仅利用保护本地信息进行保护自适应整定的方法。分析并建立了逆变型分布式电源的输出特性方程,通过求解故障前分布式电源运行点获取分布式电源的实时输出特性,针对下游保护研究并提出基于本地信息进行自适应电流保护整定的原理及方法。该方法能够不依赖于通信,准确获取逆变型分布式电源的实时运行参数,从而提高电流保护整定的可靠性。提出的方法能够在保护定值整定过程中准确计及分布式电源的输出,对于降低保护配置成本、提高保护整定的可靠性具有重要意义。     

含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算

为实现含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算,首先建立计及故障穿越控制的逆变型分布式电源序等效受控电流源模型,通过引入虚拟线路和虚拟节点并结合广义Fortescue变换建立不平衡配电网的系统序导纳矩阵。在此基础上构建含逆变型分布式电源不平衡配电网的序节点电压方程,提出基于序分量的短路电流迭代计算方法。通过引入预条件处理的广义极小残余法可避免求解系统序阻抗矩阵,能够有效提升短路电流迭代计算的计算速度。最后,通过对含逆变型分布式电源的13节点、123节点和多个大型合成系统仿真结果对比,验证了所提方法的正确性和可行性。     

电流保护对分布式电源接入位置及容量的分析

分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网会改变短路电流大小及流向,从而影响原配电网继电保护正常动作。以10 k V馈线保护为例,在充分考虑DG短路电流特性基础上,详细分析了DG在不同位置接入配电网时对三段式电流保护的影响,为了满足原配电网络可靠动作,得出了DG在不同位置时准入容量的约束条件,通过定量分析总结出DG在不同位置准入容量的主要影响因素,最后提出了增大准入容量的改进方法。     

含逆变型分布式电源的花瓣型配电网故障定位策略研究

针对含逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generation, IIDG)的花瓣型配电网的故障定位问题,文中提出了一种基于电气参数的综合故障定位方法,可用于解决三种不同类型的故障问题。对于两相短路故障,采用基于负序电流相位差的故障线路识别方法;针对单相接地故障,基于零序分量推导出测距方程,并利用区段线路长度约束排除虚假根,准确确定实际故障位置;对于对称故障,利用多线路正序电流的相位和幅值来确定故障位置;利用PSCAD/EMTDC系统对所提出的方法在不同故障情景下进行了故障距离和接地电阻测试。结果表明,与其他方法相比,所提方法定位精度更高,在不同故障类型下的定位误差不超过1%,从而验证了该方法在含IIDG的花瓣型配电网中具有更高的精度和抗故障能力。     

带低电压穿越特性的逆变型分布式电源对配电网短路电流的影响

逆变型分布式电源(IIDG)的大规模接入使得原有的配电网短路电流计算方法不再适用,这就给含IIDG配电网的继电保护整定带来了困难。在对IIDG的低电压穿越特性及控制策略分析的基础上,给出了含单个以及2个IIDG的配电网短路电流计算的通用方法。该方法将IIDG等效为只包含在正序网络中的压控电流源模型,并通过分析发生不同类型故障时含IIDG配电网的等效电路图或复合序网图,建立了短路电流计算方程,进而推导了短路电流计算公式。通过在PSCAD中进行建模仿真,验证了该方法的正确性。最后,根据推导得到的短路电流计算公式,利用MATLAB软件分析了含IIDG配电网短路电流随系统参数以及IIDG容量变化的一般规律。