适用于带并联电抗器输电线路的电流模型识别纵联保护新原理

针对两端带并联电抗器的输电线路,提出了一种基于电流模型识别的纵联保护新原理。首先采用线路分布参数模型,推导出发生区外故障时两侧电流和差比值的理论表达式,将其作为待识别的基准模型。接着构造区外故障模型误差函数用于描述实际故障数据与基准模型的符合程度。区外故障时,模型误差函数等于零;区内故障时,模型误差函数不为零,据此区分外部和内部故障。该原理考虑输电线路带并联电抗器的情况,不受分布电容影响,无需补偿电容电流;充分利用故障电流信息,不引入电压量;能够可靠、灵敏、快速地动作。ATP仿真和动模仿真结果验证了新原理的有效性。     

利用电流模型识别的输电线路纵联保护新原理

针对纵联电流差动保护应用于超特高压长线时受分布电容影响性能降低这一问题,基于矩阵束算法能够分析暂态电流组成的特点,提出一种仅用电流量的适用于分布参数输电线路的纵联保护新原理。该原理采用模型识别的思想,首先推导出线路故障时两侧电流故障分量之和与之差比值的理论表达式,作为待识别的基准模型。进而定义模型误差函数用于刻画实际故障数据与基准模型的符合程度。区外故障时,故障数据符合基准模型,模型误差为0;区内故障时,故障数据不符合基准模型,模型误差不为0,据此区分外部和内部故障。该原理不受分布电容影响,无需补偿电容电流;充分利用故障电流信息,无需滤波;能够灵敏快速地动作。用ATP仿真和动模仿真验证新原理的有效性。     

基于分布参数频域模型识别的纵联保护原理

为消除高压长距离输电线路的分布电容电流对线路保护的影响,为此,基于矩阵束能够可靠地提取故障线路特征频点信息的特点以及模型识别的保护理论,提出了一种输电线路纵联保护新原理。该原理首先根据分布参数线路的故障网络分析,建立出区内外故障的故障模型,区外故障模型为分布电容模型,区内故障模型为等效系统阻抗模型。进而定义了2种不平衡电流并将其分别作为2种模型的模型误差来识别故障模型。区外故障时,故障数据符合分布电容模型,其不平衡电流小于等效系统阻抗模型的不平衡电流;区内故障时,故障数据符合等效系统阻抗模型,其不平衡电流小于分布电容模型的不平衡电流,据此可以判断出区内外故障。理论分析及仿真结果表明,新原理能够快速可靠地切除区内故障,且不受电容电流和过渡电阻的影响。     

基于Tanimoto相似度的光伏场站送出线路纵联保护

受逆变器耐流能力及控制响应特性影响,光伏电源短路电流幅值受限、相角受控,导致比率式差动保护性能下降,光伏场站送出线路缺乏有效的主保护原理。为解决该问题,在分析光伏场站故障特征的基础上,引入Tanimoto相似度刻画光伏场站与同步系统短路电流之间的波形差异。分析了区内、区外故障时相似度系数的变化,最终构造了基于Tanimoto相似度的纵联保护新原理。仿真结果表明该方法能够正确反映区内、区外故障,适用于光伏场站弱出力场景,对高阻故障具有良好的识别能力。     

适用于风电接入系统的时域模型识别纵联保护新原理

为适应风电系统弱馈、高谐波、频率偏移等故障特征,提出一种基于时域模型识别的纵联保护新原理。根据线路两端差动电压电流在区外故障时符合电容模型、区内故障时不符合电容模型的特点,利用相关系数对电容模型进行描述,若由差动电压电流计算得到的电容模型符合度接近于1则判为区外故障,否则判为区内故障,并给出了保护判据。该保护判据在时域中实现;不受风电系统弱馈、高谐波、频率偏移等特征的影响,采用故障全量,不受风电系统阻抗不稳定的影响。利用PSCAD建立了风电接入系统模型,仿真验证了所提原理的有效性。     

基于RTDS建模的分布式光伏对配电网影响研究

随着分布式光伏的大规模推进,需要研究分布式光伏接入配电网后对电压、 电流和继电保护带来的影响.首先,根据分布式光伏和配电网的典型结构,基于RTDS建立分布式光伏接入配电网的仿真模型.其次,仿真分析在不同的光伏渗透率、故障类型和故障位置下分布式光伏对配电网电压和电流的影响.然后,研究电网故障状态下分布式光伏对配电网继电保护的影响.仿真结果表明,分布式光伏接入配电网后使电压增大、系统提供的电流减小,分布式光伏渗透率较大时可能使过流保护拒动以及重合闸失败,因此需要重新整定保护定值.     

含逆变型分布式电源的配电网正序综合阻抗纵联保护

为解决逆变器控制策略对含逆变型分布式电源的配电网的故障特性的影响问题,提出了一种基于正序分量综合阻抗的纵联保护新原理。该原理利用线路两端正序电压相量之差与线路两端正序电流相量之和的比值构成正序分量综合阻抗。区内与区外发生故障时,正序分量综合阻抗的幅值变化明显,据此可以区分线路上的内部和外部故障。新原理特征量明显,容易整定,不受分布式电源控制策略的影响,抗过渡电阻能力强。PSCAD仿真验证了该原理的有效性。     

基于边缘检测的大规模风电场送出线路纵联保护算法

由于风电出力的波动及送出线路发生故障时故障电流的频偏特性,风电场送出线路纵联保护灵敏度下降甚至拒动,因此提出了基于边缘检测的风电场送出线路纵联保护算法。通过将风电场送出线路两侧采集到的电流构造为矩阵形式,并使用Sobel算子进行边缘检测,从而确定电流采样值变化大的部分。然后通过所识别到的线路两侧电流采样值变化大的部分计算平均梯度幅值并与整定值相比较,实现区内故障和区外故障的快速识别。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了大规模风电场送出系统模型,验证了所提算法的适用性、速动性及抗过渡电阻能力。与现有送出线路的纵联保护相比,所提方法在风电场弱出力的情况下仍适用,且动作速度更快。     

利用电流突变特性的高压直流输电线路纵联保护新原理

通过对直流输电线路区内、区外故障电流特征的分析可知:直流线路内部发生故障后的暂态过程中,线路两端电流突变方向相同;而线路外部故障后的暂态过程中,线路两端电流突变方向相反.根据该特征,提出了一种新的直流输电线路纵联保护原理,它仅利用线路两端电流的突变,就可以有效地识别出区内、区外故障.文中还构造了电流突变的识别判据,并给...     

适用于交直流混联系统的时域全量故障模型 判别纵联保护方案

受直流系统接入的影响,交流侧出现频率偏移的故障特征以及叠加原理适应性差的问题,这都会导致基于工频故障分量的传统纵联保护存在误动或拒动的可能。在参数识别思想的基础上,对混联系统交流送出线的线路故障进行分析,提出基于阻感模型符合度的判别方法。若故障相符合阻感模型则判定为区内故障,不符合则为区外故障,并给出保护判据。该保护采用时域全量,解决了叠加原理不适用的问题,克服了频率偏移对保护带来的影响。仿真结果显示,该保护方案能够准确快速地识别故障,表明基于时域全量阻感模型相似度判别的保护方案适用于交直流混联系统。     

基于参数识别光伏接入配网永久性故障判别方法

为了解决光伏系统接入配电网前加速自动重合闸重合于永久性故障的问题,提出了适用于光伏接入配电网的三相重合闸永久性故障判别方法。该方法以线路瞬时性故障为参考模型,通过建立线路故障线模分量数学模型,采用最小二乘算法识别线路相间电容,根据相间电容识别误差大小建立了永久性故障识别判据。当线路发生瞬时性故障时,识别值与实际值接近;而当线路发生永久性故障时,识别值与真实值差异较大。通过在PSCAD下建立仿真模型,对光伏接入配电网线路发生瞬时性故障和永久性故障进行仿真。仿真结果表明,该方法能够正确识别光伏接入配电网线路的故障类型,从而验证了该方法的正确性与有效性。     

分布式光伏和电动汽车接入对配电网网损和电压偏移影响的分析研究

研究了分布式光伏与电动汽车接入对配电网网损和电压偏移的影响。首先建立了分布式光伏的出力模型与电动汽车的充电模型。基于该模型,研究了分布式光伏与电动汽车接入配电网产生网损和电压偏移的原理。然后,分析了不同接入方式、不同并网位置、不同并网容量以及不同时间段下分布式光伏与电动汽车接入对配电网网损和电压偏移影响。结果表明,光伏渗透率为20%时,分布式光伏与电动汽车适宜集中接入线路中前端。典型日24 h中,配电网网损呈波浪型变化趋势,节点电压呈先升高后下降的趋势。     

基于改进动态时间弯曲距离算法的直流配电网线路纵联保护方案

故障阻断型换流器构建的直流配电网采用主动限流控制后,将导致故障电流特性复杂化,严重影响保护的动作性能。在对直流配电网主动限流控制下故障电流特性进行分析的基础上,根据区内、外故障下线路两侧电流波形的差异,提出了一种基于改进动态时间弯曲距离(DTW)算法的线路纵联保护方案。该方案利用线路两侧电流采样值时间序列计算DTW,根据区内故障下DTW值远大于区外故障下DTW值的特征识别故障线路。通过电压梯度构成启动判据,对DTW算法起始时刻进行自校正,同时引入加权函数对DTW算法进行改进,以抑制边缘效应,从而有效降低同步误差对保护的影响,提高保护可靠性。算例分析表明所提保护方案在不同电网运行方式下均可正确区分区内、外故障,适应性强,同时具有良好的耐受过渡电阻和分布电容电流的能力。     

含分布式光伏的中压直流配电网接地故障暂态特性分析

针对分布式光伏接入直流配电网后故障电流分布呈现新特征的问题,以含分布式光伏的中压直流配电网为研究对象,分析直流母线发生单极接地故障时的故障暂态特征和影响机理。单极接地故障响应过程可以分为直流侧电容放电、光伏电源多回路供电、光伏电源续流以及电感续流4个阶段,并根据4个阶段的暂态特性推导得到了各故障阶段中各个变换器直流侧电容电压以及故障电流的时域表达式。通过分析故障电流的典型特征可以发现单极接地的故障电阻大小对故障电流的幅值和到达峰值的时间影响较大。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建含分布式光伏的±10 kV双端供电型直流配电网仿真模型,验证了含分布式光伏的中压直流配电网单极接地故障暂态特性理论分析的正确性。     

基于电流相关性的直流线路单极故障保护方案

目前,柔性直流配电网得到快速发展,但其直流线路保护方案还不成熟,特别是基于模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）的直流配电系统,单极接地故障时故障电流不明显,给故障识别增加了难度。针对这一问题,考虑直流线路的分布电容效应,提出一种采用Pearson相关系数计算正负极电流相关性的单极接地故障识别方法。区内故障时,线路每端的正极电流与负极电流均呈强正相关特性,而区外故障时,靠近故障端的线路正负极电流正线性相关性较差。以直流电压变化率作为故障识别启动判据,给出具体的单极接地故障保护方案。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了光伏直流接入系统仿真模型并进行了验证,结果表明：该方案可快速、可靠地识别区内外故障,并具有一定耐受过渡电阻的能力。     

基于负序故障附加网络模型识别的有源配电网保护

目前,大量分布式电源与不可测负荷分支接入配电网,原有保护方案不能满足新型配电网需求。通过分析含不可测负荷分支的有源配电网的不对称故障特点,建立区内、外负序故障附加网络等值模型。分析所得等值模型,提取出被保护线路在区内、外故障下不同的模型表达,以此设计基于模型识别的保护判据,构造一种基于负序故障附加网络模型识别的保护方案。利用PSCAD仿真软件搭建10 kV有源配电网模型,对所提方案进行验证。结果表明所提方案能准确实现故障区域识别。     

光伏电源接入配电网对馈线继电保护的影响

光伏电源作为分布式电源的一种,逐渐成为重要的电力电源形式。大规模的光伏并网电站(Photovoltaic或PV)接入配电网后,单端供电配电网络变成双端甚至多端网络,使得配电网中的潮流分布发生根本变化,从而发生短路故障时可能引起保护误动或拒动。本文以PV电源通过10kV馈线接入配电网为例,利用短路电流计算公式计算短路电流大小,分析了对馈线电流保护以及重合闸等继电保护所带来的影响。指出对馈线继电保护的影响程度与PV电源容量大小和位置等相关。     

海上风电柔性直流送出线路的纵联保护方法

海上风电柔性直流送出系统常采用伪双极接线.当发生单极接地故障时,电流纵联保护不能可靠地区分区内、外故障.针对该问题,提出了一种适用于海上风电柔性直流送出线路的行波方向纵联保护方案.分析了伪双极直流系统的单极接地故障特征,提出了电流纵联保护在海上风电柔直送出线路的问题.基于行波原理,提出了不受暂态分布电容电流影响的保护方...     

含低电压穿越型光伏电源配电网自适应正序电流速断保护

在配电网发生故障的情况下,具有低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力的光伏电源(PV)的输出电流与PV容量、故障类型以及故障位置等因素密切相关,这给配电网电流保护的整定带来了很大困难。分析了PV的低电压穿越运行特性及控制策略,给出了含PV配电网的故障分析方法。并结合含PV配电网故障时短路电流的特点,分析了现有配电网自适应电流速断保护存在的问题,针对PV只输出正序电流这一特点,提出了一种适用于多个PV接入的配电网自适应正序电流速断保护。利用PSCAD建立了一个10 kV配电系统模型,仿真验证了该保护的正确性。