基于5G信道的含无测量分支线路综合保护方案

现有配电干线常接有若干无法测量的分支,传统三段式过流保护应用于此类线路时灵敏性和快速性均有欠缺,相量差动保护则存在区外故障制动量过大导致区内故障不灵敏的问题。以5G代替光纤通道作为配电网双端量保护的通道,提出面向含无测量分支配电线路的一套综合保护方案。首先分析含无测量分支线路区内外故障时两侧负序电流相位特征,提出负序电流比相式保护判据;再者,为应对5G通信同步性能不能保证甚至失步的工况,引入正序电流幅值差动保护;在通信中断或正序电流幅值差动保护未启动等极端情形,采用三段式过流保护,最终形成一套完整的配电网线路综合快速保护方案。通过在PSCAD/EMTDC中搭建10 kV有源配电网模型,设计多组对比算例进行验证,仿真结果表明了所提保护判据和方案的有效性。     

有源配电网电流差动保护判据研究

电流差动保护是解决有源配电网保护问题的有效手段。由于故障特征不同,应用于输电线路的差动保护判据不能直接移植到配电网中。针对上述问题,首先分析了有源配电网故障电流的幅相关系,并在幅相平面中给出适用于有源配电网的制动区域。进而提出了一种提升保护性能的扇形制动区设计方法。在此基础上,考虑有源配电网常见的CT饱和情形,进一步引入二次电流的谐波含量比和基波幅值比构造辅助判据。最后提出了抗CT饱和的整体电流差动保护方案。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果证明,与常规差动保护判据相比,该方案在保证可靠性的前提下具有更高的灵敏度,且具有很强的抗CT饱和能力,能够满足有源配电网的需求。     

有源配电网电流差动保护应用技术探讨

有源配电网具有多电源、多分段、多分支、功率双向流动、弱馈等特征,传统三段式电流保护难以保证选择性和灵敏性,需要提供新的更有效的保护方法。基于该背景,将正序故障分量电流差动保护引入到有源配电网,探讨其应用原理与实现技术。针对不同的馈线结构,给出了适应性差动保护动作判据及门槛整定原则。针对配电网线路特点,提出并实现了基于故障信息的电流数据自同步方法。根据配电自动化通信体系最新进展,探讨了基于点对点对等通信实现差动保护数据交换的通信规约。基于智能配电终端平台,开发出正序故障分量电流差动保护样机并对其进行了综合测试,测试结果验证了所提保护方案的可行性。     

有源配电网含不可测分支线路新型电流幅值差动保护判据

电流幅值差动保护的动作性能受不可测分支等实际工程因素的影响。为此,着重分析了有源配电网中含不可测分支线路两侧电流的幅值之差在正常运行以及区内、区外不同故障场景下的特征。在此基础上,利用故障前后被保护线路两侧电流正序分量的幅值之差,分别构成制动量和动作量,提出一种新型电流幅值差动保护判据。仿真结果表明,所提判据能适应不同的不可测分支接入容量。     

基于5G的配电网线路差动保护时间同步算法

配电网具有多电源、多分段、多分支、功率双向流动等特征。传统三段式电流保护方法难以保证选择性和灵敏性,而传统差动保护方法需要敷设光纤,其建设和维护成本高,难以在配电网广泛应用。5G通信具有大带宽、低时延、高可靠等特点,可为配电网的故障精确定位、隔离与恢复供电提供新的解决办法。但无线通信信道传输时延和时延抖动具有不确定性,会对差动保护动作判据计算的准确性产生不利影响。针对这一问题,分析了5G配电网差动对时延抖动的要求,针对非故障状态和故障状态分别提出了基于相关系数和基于概率统计的时间同步算法。通过仿真验证了所提算法的有效性,为基于5G的配电网差动保护提供同步采样方法选择。     

考虑不可测T接负荷的配电网虚拟三端电流差动保护

采用电流差动保护可解决高比例分布式电源接入配电网引起的馈线保护问题。然而当馈线内存在不可测T接负荷分支时,差动保护只能利用被保护线路两端的数据构造判据,性能受到影响。为解决该问题,首先分析了不可测T接负荷对传统两端电流差动保护的影响。在此基础上,提出了一种虚拟三端电流差动保护方法。该方法将被保护线路内部的不可测T接分支等效为一个虚拟支路,利用故障前后线路两端的电压、电流数据估算该虚拟支路的电流相量,并与馈线两端的电流相量一起构成三端电流差动保护判据。仿真结果表明,该方法在无需T接负荷测量数据的前提下能够满足配电网在不同场景下的保护需求,相比传统的电流差动保护具有更高的可靠性与灵敏性。     

含逆变型分布式电源的配电网正序阻抗纵联保护

逆变型分布式电源区别于传统电源的故障特性导致传统电流保护难以快速可靠切除故障,也影响了现有输电网保护原理直接应用于配电网的动作性能。借鉴电流差动保护原理思想,定义了正序差动阻抗,理论分析了其在区内外故障时的幅值差异,提出了一种适用于有源配电网的正序阻抗差动保护原理。为进一步改善保护性能,有效应对分支负荷的影响,构造了带制动特性的动作判据。针对区内三相金属性短路故障时保护存在的死区问题,利用故障时正序阻抗与正序电流幅值特征构造了辅助判据。与传统电流差动保护相比,所述方法无需两端数据同步采样,对通信要求较低。仿真结果验证了保护原理的有效性。     

基于故障同步识别的含分布式电源配电网充分式差动保护

分布式电源(DG)接入配电网后,配电网结构变为多电源网络,解决多电源网络保护问题最有效的方法是差动保护方案。传统差动保护方案需要使用被保护线路两端同步数据,但当前配电网通信自动化水平无法满足同步采样要求。文中提出了故障同步识别技术,测量线路工频基波电流故障时刻前后两相邻的相同趋势过零点的时间间隔,通过该时间间隔可计算故障后两端基波电流相位差并识别故障,有效克服保护无法同步采样的困难。基于故障同步识别技术,提出了充分式差动保护复合判据:仅由基波电流幅值和故障同步识别技术测得的时间量构成,包含改进标积制动判据和充分式比幅判据两部分。新复合判据解决了传统差动保护判据无法同时提高相移制动能力和灵敏性的矛盾。仿真验证了故障同步识别技术的准确性,充分式复合判据具有良好的动作特性。     

基于同步相量的多端电流差动保护

随着新能源的蓬勃发展,多端输电线路的应用场景逐渐增多,多端电流差动保护应用成为最佳选择.本文提出一种基于同步相量的多端电流差动保护方法,使多端输电线路的差动保护应用具备可行性.基于IEC 61850-90-5协议,通过网络报文方式传输可路由的电气量信息,实现纵联通信数据定义的标准化.在分析同步相量特性的基础上,提出一种不依赖通道收发时延一致性的差动保护同步方法,并进一步提出基于光纤和5G无线通信的通道拓展方式,在保证差动保护可靠性的前提下,有效提高多端电流差动保护对通道的适应性,提升多端输电线路系统的供电可靠性.     

考虑逆变类分布式电源特性的有源配电网反时限电流差动保护

分析推导了有源配电网电流正序故障分量的分布特征,并基于正序故障分量提出了反时限电流差动保护方案。根据逆变类分布式电源(DG)故障后电流响应特征,建立了有源配电网正序故障分量复合序网,严格推导了保护区段两端电流正序故障分量计算表达式,定性分析了逆变类DG作用下区段两端电流正序故障分量的幅值和相位特征。以此为基础结合配电网特有的结构和参数特点,设计了反时限电流差动保护动作判据和整定方法。最后利用PSCAD建立有源配电网系统模型,对所提动作判据进行了仿真验证。结果表明,该保护方案可以有效区分电动机自起动过程和内部轻微故障,可以在保证对TA饱和足够制动能力的同时,提高保护灵敏度,且对有源配电网中DG出力随机性、馈线结构的多样性等具有较强的适应性。     

A d-axis based current differential protection scheme for an active distribution network

The emergence of distributed generators has changed the operational mode and fault characteristics of the distribu tion network, in a way which can severely influence protection. This paper proposes a d-axis-based current differential protection scheme. The d-axis current characteristics of inverter-interfaced distributed generators and synchronous generators are analyzed. The differential protection criterion using sampling values of the d-axis current component is then constructed. Compared to conventional phase-based current differential protection, the proposed protection reduces the number of required communication channels, and is suitable for distribution networks with inverter interfaced distributed generators with complex fault characteristics. Finally, a 10 kV active distribution network model is built in the PSCAD platform and protection prototypes are developed in RTDS. Superior sensitivity and fast speed are verified by simulation and RTDS-based tests.     

通信限制下多DG接入配网的新型电流差动保护

差动保护是解决分布式电源(distributed generation, DG)接入下配电网保护难题的有效手段,然而配网现有通信建设水平很大程度上制约了差动保护的构建。首先,融合电流相位与相量差动保护思想,同时将电流相位信息进行变换,实现通信信息降容。应用递推最小二乘法实现短路电流相位参数的快速估计,提出了短路电流相位修正策略,以应对CT饱和与直流分量对保护的干扰。最后,提出适用于含多DG配网的新型电流差动保护构建原则与保护判据。基于PSACD/EMTDC平台搭建仿真模型,验证了所提出的电流相位参数预测方法的精度与新型差动保护的性能。算例结果表明：所提电流相位参数预测方法速度快、精度高,具有良好的抗CT饱和能力;所提新型差动保护原理具有良好的性能。     

输电线路自适应电流纵差保护方案设计

采用单一判据的电流纵差保护无法兼顾超高压线路对灵敏性、速动性和可靠性的要求。对现有判据进行综合分析、取长补短,结合自适应原理,设计了一个总体性能最优的保护方案,即用基于故障分量瞬时值的差动判据反映严重故障;用故障分量相量的差动判据反映轻微故障;用全电流差动保护判据反映转移性和发展性故障;用零序电流差动保护判据反映轻微的高阻接地故障。ATP仿真结果表明,该方案具有良好的反时限特性,切除故障的速度加快,且可以反映高阻接地故障,是一种性能较好的超高压线路电流纵差保护方案。     

5G环境下配网差动保护采样数据缺失应对策略

有源配电网中,电流差动保护相较于传统三段式过流保护能够整体地提升保护水平,但依赖光纤通道,而光纤通道的广覆盖难以实现。5G具有高可靠性、低时延、广覆盖等优势,有望成为有源配电网差动保护新的通信方案,但仍可能受环境干扰等因素导致采样数据缺失,影响线路正常运行和区外故障时保护的正确动作。为解决上述问题,首先,结合ρ平面法定性分析了采样数据缺失的各种场景对保护动作的影响;然后,提出一种使用阶次组合Neville插值法对采样缺失数据进行插值重构的应对策略;最后,在PSCAD中搭建有源配电网仿真模型,在多种采样数据缺失场景下对比了多种插值法的插值精度,验证了文中所提策略在提升保护动作特性方面的有效性。通过理论计算分析,得出使用该策略在高性能中央处理器(CPU)下不会影响保护实时性的结论。     

输电线路复合差动保护方案

结合相量差动保护和采样值差动保护的性能特点,提出了输电线路复合差动保护方案。该方案依靠采样值差动原理在1个工频周期内可靠切除大多数较严重的故障,通过相量差动保护原理对轻微内部故障作出反应,同时引入制动电流判据,在严重外部故障时自适应增加200ms延时来克服电流互感器(TA)饱和对相量差动的影响。该方案无需配置复杂的TA饱和检测元件,保护判据成熟可靠。仿真结果表明,该方案的可靠性、灵敏性以及抗TA饱和性能均优于单一原理的差动保护。     

基于5G通信的智能分布式配电保护技术研究与应用

配电网供电可靠性的提升依赖于完善的继电保护技术,介绍了一种基于5G无线通信的配电网快速故障隔离技术,利用5G通信大带宽、高可靠、低延时的特点,突破了光纤通信对传统配电网快速故障隔离技术的限制,为智能分布式配电保护技术得以应用在更多的场合提供了新方向。为了解决常规GOOSE报文无法在5G网络中传输的问题,提出了将R-GOOSE协议应用于智能分布式配电保护的方法,并对该方式下5G带宽及流量问题做了探讨。最后通过试点工程应用,对通信性能、保护功能进行了验证,证明了整体方案的有效性和适用性。     

基于5G通信的配电网差动保护技术研究

现代配电网大量分布式电源的接入,使得传统三段式过流保护整定困难。基于光纤通信的差动保护建设成本高,难以大范围应用。5G通信的大带宽、低延时、高可靠特点为配电网差动保护业务提供了一种新的通信方式。通过分析5G通信承载配电网差动保护的技术手段,结合配电网差动保护对通信的技术要求,提出一种基于5G无线通信通道、UDP协议SV采样值报文格式、北斗卫星导航系统授时采样同步法的配电网差动保护方案。该方案在多个5G通信环境进行了验证,差动保护性能满足配电网系统要求。