独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

闭环微电网快速接地保护实用化方案

微电源以微电网形式接入配电网,使其单向潮流、辐射供电方式转变为双向潮流、环网供电方式;并网运行发生接地故障时,因微电源并网逆变器所产生的方向性助增故障电流或外汲故障电流,可能导致传统继电保护装置拒动或误动。针对这一问题,文中提出一种适用于闭式环网的微电网接地保护方案。该方案需将辐射、树干式配电线路改造成闭式环形配电线路,每段线路按需配置第1类保护器和第2类加速保护器。第1类保护器以单端工频正序故障分量相位判定正向故障,2个保护器同时为正向故障时,实现故障区域定位;第2类加速保护器在加速时段内根据对端保护器动作情况,检测故障分量比值,实现故障区域快速隔离。通过理论分析和系统仿真验证了该保护方案的有效性与可行性。     

基于故障分量的孤岛微电网保护

微电网孤岛运行时的故障特性与并网情况有所区别,且与微电源的控制策略紧密联系,因而需要对孤岛微电网的保护进行具体的研究。根据U/f控制及PQ控制微电源在故障穿越下的故障模型,分析了不同故障类型时的输出电流特性,并对微电网中不同线路故障时各母线及馈线的相位特征进行分析,提出利用母线正序电压故障分量和各馈线正序电流故障分量的相位特征实现故障定位的孤岛微电网保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,结果验证了该保护原理的正确性。     

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...     

放射直流微电网短路故障保护策略

考虑直流微电网故障电流突增、电压突降特性,提出基于支路两端导纳差值导数的保护方法.通过检测支路两端的电流和电压,计算支路两端导纳的差值并求导,以支路导纳差值的导数作为故障判据,该判据充分利用了故障线路电压和电流参量,提高了保护灵敏度,且导纳差值的导数在故障发生初始阶段最大,可快速与动作阈值比较,判断故障发生与否,减少了...     

基于故障分量的微电网保护适用性

微电网具有潮流双向流动、并网孤岛运行时故障电流差别大以及拓扑结构灵活多变的特点,给微电网的保护带来了很大的挑战。基于故障分量原理的保护相较于其余的保护方法具有明显的优势,但微电网中的大多数微电源经逆变器接入电网,其故障特性主要受控制策略影响,不同于传统的同步发电机,现有的故障分量分析方法已不再适用。因此,分析故障分量保护在含逆变型分布式电源(IIDG)的微电网中的适用性十分必要。文中主要针对IIDG在恒功率控制策略下的等效模型,建立含多个IIDG的微电网故障附加网络,比较同一母线上的故障线路与其余馈线的正序电流故障分量,从幅值和相位两个角度对故障分量原理进行了分析,并在PSCAD软件中对微电网模型进行了仿真,验证了分析的正确性。     

基于故障类型的故障分量提取算法

提出了一种基于故障类型的故障分量提取算法,适用于中性点接地的高压系统。其原理是根据选相结果,先计算出保护安装处的负序及零序故障分量,然后根据故障类型特征计算出保护安装处的正序故障分量,最后按照对称分量理论,将各序故障分量合成得到故障相的故障分量。该算法弥补了目前方法由于只能获取故障发生最初短时的故障分量、只能用于快速保护的缺陷,采用该算法可以求得故障发生后任何时刻的故障分量,从而将故障分量引入后备保护。     

零序非工频分量注入式微电网接地故障保护方案

微电网中含有大量的分布式电源,且具有很多不同于传统配电网的特点,传统配电网中的保护方案难以满足其对可靠性与稳定性的要求。基于微电网的结构和故障特点,建立了含多个逆变型分布式电源的微电网故障网络模型,提出了一种基于零序非工频分量注入的微电网接地故障保护方案。该方案利用注入的零序非工频电流产生的故障特征,能够正确识别并切除微电网内部的各类接地故障,且同时适用于并网和孤岛2种运行方式。最后,在PSCAD/EMTDC软件中进行了仿真分析,结果验证了所提保护方案的有效性与可靠性。     

对新型正序故障分量方向元件几个特征问题的探讨

虽然正序故障分量方向元件原理简单,与其它方向元件相比具有自己独特的优越性。但在特殊的条件和环境下,也存在一定的问题。本文在讨论正序故障分量方向元件的原理基础上,针对其存在的几个特殊问题,进行了分析讨论,并提出了新的观点和算法。     

微电网继电保护技术研究综述

针对微电网控制灵活、短路故障电流小、潮流双向流动等新的故障特性,根据微电网保护的已有研究成果,对微电网保护技术进行了综述。结合微电网的结构特征,提出了微电网保护的基本要求,分析归纳了微电网保护的三种可行方案;探讨了微电网的不同隔离策略、不同接地方式、不同运行方式以及潮流特性对微电网保护的影响。总结了微电网继电保护技术在国内外的最新研究成果,并提炼出现阶段微电网保护技术研究中的关键问题和研究现状。最后,对微电网保护的研究方向和发展目标进行了展望,指出结合微电网故障特征与微电网控制功能的集成化保护将是微电网保护技术的主要研究方向,而实现微电网隔离策略的最优化、信息采集的广域化以及保护功能的集成化将是微电网保护的发展目标。     

环形直流微网短路故障分析及保护方法

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电流及其差动电流来定位和隔离故障线路,并配备欠电压后备保护以确保故障下直流微网系统的安全运行。基于MATLAB/Simulink对环形直流微网进行仿真研究以验证所提保护策略的可行性。仿真结果表明,在线路发生双极短路故障时,保护系统能够根据线路差动电流值做出快速响应,从而实现了直流微网系统短路故障的定位和隔离。     

采用搜索保护与差动保护的光伏微电网综合保护策略

光伏微电网具有短路电流小、潮流双向流动、运行工况多变等特点,容易导致继电保护的拒动与误动。提出了基于电压启动、搜索最大电流正序故障分量的检测方法,并将其与传统差动保护方法相结合,设计了光伏微电网综合保护策略。该保护策略不依赖短路电流幅值启动,不需要整定继电保护电流阈值,适用于微电网并网和离网模式。此外,该策略在通信故障、主保护拒动等工况下依然有效。在PSCAD环境中构建了典型的光伏微电网算例,通过典型工况全面验证了综合保护策略的有效性。     

电动机故障分析和综合保护配置

通过对异步电动机各类故障特征的详细分析 ,提出了以序分量为基本保护判据、结合热积累和热发散模型 ,构成微机型电动机综合保护的方案。并以电动机热过负荷保护为重点 ,深入探讨了保护方案的具体实现。以此方案设计成的保护装置已经通过动模实验 ,证明了其正确性。     

故障分量负序方向保护研究

介绍了故障分量负序方向保护的原理与应用 ,讨论了该保护在辅助判据的设计、定值整定、工程设计及如何避免暂态过程方向误判别等问题。对各分支中性点没有抽头引出及各分支不能安装TA的机组 ,该保护可作为发电机内部不对称短路的主保护。     

基于变流器控制策略的微电网故障特性仿真研究

微电网中分布式电源(Distributed Generators, DG)变流器的控制策略不同,可能导致不同的故障特征,进而影响保护的配置。为此,对DG变流器的下垂控制策略和虚拟同步机(VirtualSynchronousGenerator,VSG)控制策略的特性进行比较分析。并针对一种简化的微电网等效模型,用Matlab/Simulink分别对各种条件下的故障特性进行仿真研究。对仿真结果进行比较表明,DG采取不同的控制策略时,微电网故障时在短路电流幅值变化、暂态过电压持续时间、故障后系统保持稳定等方面均有不同特点。研究结果可为微电网的保护配置提供相应的参考。     

环网配电系统短路故障早期辨识研究

短路故障早期发现,将有利于提高环网柜配电系统运行可靠性,为此,提出环网配电系统短路故障早期辨识方法研究。基于小波包细节分解算法,研究环网柜系统全相角范围的短路故障早期辨识方法;以三相短路故障为例,建立环网配电系统短路故障仿真模型,分析短路故障及其相关线路的早期故障信号特性,提出基于短路故障早期检测的环网柜故障线路判定方法。仿真实验验证了环网柜配电系统短路故障早期检测及其故障线路判别方法的有效性,为环网配电系统保护研究提供了有益的探索。     

基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法

为了快速准确地检测出短路故障,并使故障限流器快速投入运行,提出了一种基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法。该方法利用前后时间窗内三相电流平方和均值之比作为故障检测量,在三相短路故障时不受故障初相角影响,不受谐波影响。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了500 kV输电线路模型,合理选取了该方法的整定值与闭锁值。考虑不同故障类型、不同故障初相角、不同过渡电阻、空载合闸、谐波及噪声等因素,验证了该方法的快速性及有效性。在各类故障工况及干扰工况下,比较了该方法与常用三种检测方法的性能差异。仿真结果表明,该方法性能良好,能够快速可靠地检测出短路故障。     

直流微电网方向纵联保护方法研究

目前,直流微电网的保护技术依然面临挑战,保护方法和设备仍落后于交流系统,不能满足快速、准确隔离故障的要求。文中以环状直流微电网作为研究对象,分析了电流故障分量方向特征,并阐述了方向纵联保护原理。为了响应直流微电网故障特点,满足快速保护的要求,以智能电子设备为基础,设计了保护方案。该方案具有明确的保护区域,能够快速识别和隔离故障,不受故障类型和位置影响,且具有较好的抗过渡电阻性能。利用PSCAD/EMTDC建立了直流微电网模型,仿真结果验证了文中所提保护方案的有效性。