含异步机风电场的配电网故障特性及其保护分析

研究了含异步机风电场的配电网发生故障时,风电场提供的短路电流特性。从理论上推导了含风电的配电网故障电流关系式,并结合风电场提供的短路电流特性对其特点进行了分析。以PSCAD为平台,构建了典型含风电的配电网仿真模型,在分析故障电流计算式的基础上,仿真研究了风电场接入位置、风电场容量及故障点对配电网故障电流和对保护的影响。研究表明,风电接入配网将影响配网保护的动作特性;风电场容量、接入位置、故障点不同,对保护的影响也不同。     

风电场接入对配电网继电保护的影响与对策

风电场的接入改变了配电网的短路电流分布,必须调整现有的配电网保护才能保证发生短路时保护能正确切除故障。文章研究风电场接入后对配电网继电保护的影响,分析异步风力发电机的短路电流,讨论定子故障电流的构成和各分量衰减时间常数的计算及其衰减规律。在此基础上提出了自适应电流速断保护方案,有效解决了风电场接入后原配电网保护可能出现的误动、拒动问题,提高了保护动作的可靠性。     

双馈风电机组接入对配电网保护的影响及其对策研究

介绍风电场短路电流特性及风电接入后配电网传统保护出现的问题,通过仿真分析了故障位置、风速、无功功率不同时对配电网原有继电保护的不同影响,提出改进自适应电流保护的整定计算方法,并使用实时数字仿真仪(RTDS)和Matlab联合建立仿真模型,仿真结果表明改进的自适应电流保护对含风电的配电网具有良好的保护效果。     

考虑风电机组馈入电流的风电场汇集线路保护整定计算方法

现行风电场馈线电流保护的整定计算,按照馈线末端有灵敏性整定,当弱电网接入且馈线较长时将造成高灵敏度和低选择性,存在保护误动风险。首先分析了低电压穿越对风电机组短路电流的影响,研究了影响风电机组短路电流的主要因素。然后介绍了风电场典型的保护配置,将风电场场内进行了保护区域划分,研究了馈线电流保护的保护配置规则。接着分析了风电场馈线电流保护的误动风险,以及馈线首端风电机组故障和相邻馈线首端故障时馈线电流保护误动产生的原因。基于上述理论分析,提出了考虑风电机组馈入电流的保护整定计算二次验证法,并给出了计算实例。     

含分布式电源配电网保护方案

分布式电源（DG）接入配电网会对传统的配电线路电流保护产生影响,可能导致保护不正确动作。针对这一问题,文中提出一种新的保护方案,对传统的配电线路保护配置进行了改进。该保护方案根据DG接入点的位置,对被保护馈线进行了分区,在DG的上游区域配置了方向纵联保护,而整条馈线则保留了过电流保护。为了能方便整定工作以及更快地切除故障,根据DG接入位置的不同,馈线的过电流保护分别采用定时限或反时限形式。采用该保护方案后,无论DG的输出功率如何变化,故障都能被可靠切除。最后,对一个10 kV配电系统进行了仿真,验证了保护方案的有效性。     

光伏电源影响配电网线路保护的仿真研究

针对光伏电源接入点处线路上不同区域的故障,对其馈线各处保护的影响进行了定性分析。利用PSCAD/EMTDC建立含光伏电源的配电网算例模型,在各种不同故障位置情况下,通过对传统配电网保护的影响进行仿真分析,计算并绘出光伏电源注入容量变化时,模型各处保护的电流与电压的变化情况。结果表明,配电网中接入光伏电源后,电流保护按原有的整定原则将不再正确反应于故障,需要重新整定动作电流和动作时限,并根据光伏电源注入容量实现保护的自适应整定。     

光伏电源影响配电网线路保护的仿真研究

针对光伏电源接入点处线路上不同区域的故障,对其馈线各处保护的影响进行了定性分析.利用PSCAD/EMTDC建立含光伏电源的配电网算例模型,在各种不同故障位置情况下,通过对传统配电网保护的影响进行仿真分析,计算并绘出光伏电源注入容量变化时,模型各处保护的电流与电压的变化情况,结果表明,配电网中接入光伏电源后,电流保护按原有的整定原则将不再正确反应于故障,需要重新整定动作电流和动作时限,并根据光伏电源注入容量实现保护的自适应整定.     

影响风电场联络线距离保护的因素及解决措施

结合风电运行特点,分析了风电场联络线阻抗圆动作特性,研究了风电场联络线采用传统距离保护存在的问题。建立了风电场联络线测量阻抗的数学模型,研究了运行参数对测量阻抗的影响。仿真研究了故障后风电场联络线两侧电流、电压的频谱特点及其对距离保护的影响。提出联络线采用自适应距离保护的方案。在PSCAD中构建风电场并网仿真模型,对比传统距离保护和自适应距离保护在故障时的动作特性,仿真结果表明在风电场联络线上采用自适应距离保护能够避免传统距离保护的缺陷,适应风电场多变的运行方式,消除风电场侧非工频电流、电压对保护造成的影响。     

适用于双馈风电场并网的自适应距离保护

文章利用Prony算法分析了双馈风电并网联络线故障时故障电压电流的频率成分,提出了一种适用于双馈风电并网的固有频率与特征频率相结合的自适应距离保护,该保护采用圆阻抗特性,自适应于发电机故障前转速值,充分利用了故障分量里的工频分量和非工频分量,可正确反应故障。并在PSCAD\EMTDC仿真平台上搭建了双馈式风电场电磁暂态模型进行仿真验证,结果表明,该原理能正确判断风电场送出线故障,对风电接入系统时有效地提高继电保护的正确动作性能具有参考意义。     

基于分布式电源的含新能源配电网自适应保护方法

传统配电网原有的三段式电流保护已不适用于含新能源配电网系统,为了解决分布式电源接入原有配电网后产生的继电保护问题,在最大程度上保证能源的有效利用,配电网平稳安全运行.引入自适应保护的概念并在此基础上加以改进,提出了含新能源配电网自适应保护方法,根据含新能源配电网的故障特性,分别在DG上、下游,相邻馈线位置配置保护方案.最后通过仿真验证了自适应保护方法的可靠性.     

风电场继电保护的研究

文章对风电系统保护进行了论述,并就风电对电网继电保护产生的影响进行了分析,使用Matlab中动态仿真工具Simulink,对包含风电场的单机无穷大电力系统当联络线发生故障时进行动态仿真,通过双馈发电机在不同故障类型下的故障电压、电流曲线,得出风电场应采用适应性保护。     

分布式电源接入配电网的快速保护方案研究

分析了分布式电源对配电网继电保护的影响.在此基础上,提出了分布式电源接入配电网的自适应电流速断保护方案.根据故障分量求解系统等效阻抗并判断故障类型.通过Matlab/Simulink仿真验证了保护方案的可行性.结果表明,此方案能快速可靠切除故障.     

基于正序电流的风电接入电网自适应阈值差动保护方案

随着风电渗透率的不断提高,风电不确定性和间歇性对电网保护方案的影响愈加显著,基于固定阈值的保护整定方案不再适用于复杂多变的电力系统。基于此,提出了基于正序电流的风电接入电网自适应阈值差动保护方案。首先,以含风电场的标准电力系统为例,剖析了风电“T”型接入对传统电流差动保护的影响机理。在此基础上,以正序电流为故障信号,以故障位置和故障发生时间为自变量,建立了自适应阈值差动保护模型。为了提高求解效率以适应保护控制的要求,提出了基于PSO算法的二阶段求解方法。其中：阶段1以故障位置为优化变量,得到对阈值影响最高的故障类型;阶段2在阶段1的基础上引入故障开始时间,仅针对阶段1得到的故障类型进行二维优化,可以明显缩短计算时间,以实现阈值计算的快速性和准确性。最后,基于Matlab仿真分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

适用于双馈风电场联络线的距离保护方案

风电场联络线作为风电场向电网输送功率的重要通道,其稳定运行对于风电场和电网的安全稳定运行具有重要影响。双馈风电机组故障电流特性复杂,将导致基于全波傅里叶算法的传统距离保护应用在双馈风电场联络线上时性能严重劣化,难以满足实际电网安全运行要求。因此提出一种距离保护方案。该方案以瞬时值表征的微分方程算法为基础,通过数字低通滤波、故障点电压重构和故障距离迭代计算等技术保证距离测量的正确性。仿真结果表明,该距离保护方案的整体性能明显优于传统距离保护方案,可较好地满足工程应用要求。     

基于同步挤压小波变换的双馈风电场送出变保护研究

目前,电力变压器的保护研究及优化多是针对传统电源,少有文献研究双馈风电场电源下计及RSC控制电路的变压器保护。而当双馈风电场并入弱电网时,传统变压器差动保护又存在动作性能变差的问题。基于此,分析了系统发生故障时,计及Crowbar保护电路与计及RSC控制电路的短路电流特性,推导了两种运行条件下短路电流经傅里叶算法提取后的误差表达式。在此基础上,分析了致使传统差动保护性能降低的原因,从而提出利用同步挤压小波变换进行故障特征提取并联合归一化二维轨迹图对故障进行识别并动作的保护新方案。该方案不受风电场短路电流特性的影响,在双馈风电场送出变中具有更好的适用性和更高的精确性。最后,在Matlab/Simulink平台上搭建双馈风电场仿真模型,验证了该方案在不同故障类型、励磁涌流、不同大小噪声及非同步数据传输影响下的有效性。     

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。     

风电场故障特性仿真研究

在DIgSILENT/Power Factory中构建了含风电场的电力系统仿真模型,对由恒速异步风电机组和双馈异步风电机组构成的风电场的故障特性及其影响因素进行了仿真研究,对比分析了不同类型的风电机组与相同容量的同步机组的故障特性的异同。仿真和分析结果表明：不同类型的风电场在系统故障时提供的短路电流不同,并远小于相同容量的同步机组所提供的短路电流,因此可以在短路电流过大的地点建设相同容量的风电场而不是传统的火电厂;在含风电场的配电网中,要考虑风电场对继电保护的影响,在风电接入系统的可研阶段不能简单将风电场视为相同容量的同步机组进行研究。     

具有低电压穿越能力的风电接入电力系统继电保护的配合

具备低电压穿越能力的风电机组要求在一定的故障条件下不脱网,需要相关继电保护与之配合。详细分析了风电场送出线以外输电系统元件故障、风电场送出线故障、风电场内部电网故障以及风电机组本体故障情况下,输电系统保护以及风电场内部保护应有的配合关系。进一步分析了当前集中式接入风电场的继电保护配置,指出风电机组保护及变流器保护选择性不强,在风电场内部保护或系统保护动作切除故障之前,风电机组已经脱网,而且将风电网等同于单侧电源的配电网,没有考虑风电机组对短路的贡献。最后分析了单风电机组本体保护、风电场主变保护、风电场送出线保护需要进行的改进,以保证低电压穿越能力的发挥,并指出各保护需要注意的问题。