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。     

含逆变型DG配电网的短路电流快速计算方法

逆变型分布式电源(IIDG)接入配电网使得传统短路的电流计算方法不再适用。现有含IIDG配电网的短路计算方法基于节点阻抗矩阵迭代求解，当故障发生在线路中间时，存在计算量大、计算时间长的问题。通过对配电网故障时的复合序网分析，并考虑IIDG并网点电压和其输出电流的耦合关系，提出了一种以系统接入IIDG前三相金属性短路电流为初值，直接迭代计算含IIDG配电网短路电流的新方法。该方法不需要生成和处理节点阻抗矩阵，节点数目不影响计算用时，可快速计算含IIDG配电网的各种相间短路电流。通过算例仿真计算并与现有计算方法相比较，验证了所提方法的有效性和快速性。     

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。     

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。     

含换流器型分布式电源配电网的不对称短路电流计算方法

为了满足配电网不对称短路计算的通用性要求,针对换流器型分布式电源(inverter based distributed generation, IBDG)不对称短路特征的多样性,研究含IBDG配电网的不对称短路电流计算方法。该方法从通用计算模型出发,根据IBDG不对称短路的正负序电流控制原理及在不同控制目标下的短路电流输出特性,结合低电压穿越和限流控制对IBDG输出不对称短路电流的具体要求,建立一种通用的、适用于多种控制目标的IBDG不对称短路正负序等效模型。基于该模型建立含IBDG配电网通用的不对称短路等效电路和计算方程,得到一种适用于多种IBDG控制目标的、配电网任意节点发生任意不对称短路的短路电流通用计算流程。最后,在一个配电网算例中对所提计算方法进行验证,结果表明了所提方法的正确性和有效性。     

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。     

计及配电网电流保护整定原则的逆变型分布式电源准入容量计算

为评估逆变型分布式电源(IBDG)接入对配电网原有保护的影响并配置适合的保护方案,提出了一种计及配电网原有三段式电流保护整定原则的IBDG准入容量计算方法。不断假设、校验和修正IBDG的运行状态,选择使得校验结果和假设吻合的短路电流计算公式,并最终计算得到满足保护选择性和灵敏性要求的IBDG准入容量。对含IBDG的10 kV配电网进行IBDG准入容量计算和仿真验证,结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

含负序电压支撑分布式电源的电网分区短路电流计算方法

高比例逆变型分布式电源接入电网后，考虑分布式电源影响的短路电流计算方法面临严重挑战。针对现有短路电流计算方法在处理高比例分布式电源电网时的不足，提出了一种计及故障期间分布式电源负序电压支撑策略的电网分区短路电流计算方法。首先分析了分布式电源低电压穿越期间主动负序电压支撑的必要性，分析电压跌落期间分布式电源的正负序输出特性，建立故障等值序分量受控电流源模型。根据电网中分布式电源的分布特点，基于多区域诺顿等值和节点撕裂法，将大规模电网分裂成多个含分布式电源分区子网和主电网，在每个分区子网内部通过迭代的方法得到分区子网的等效输出电流，将此电流传递给主电网，主电网根据此注入电流通过迭代的方法求解短路电流。通过分区子网与主电网之间的接口信息交互，实现了计及负序主动支撑策略下含高比例分布式电源接入大规模电网的快速短路计算。通过计算对比分析，验证了所提算法相对于传统含分布式电源全局迭代计算方法在收敛速度方面的优越性，并通过PSCAD仿真验证了计算的精确性。     

含逆变型分布式电源配电网的自适应保护方案研究

针对目前应用广泛的逆变型分布式电源(IIDG),分析了IIDG并网后对原配电网保护带来的影响。为克服其并网后的影响,对原有的保护公式进行了重新整定。通过检测负序、零序故障分量的有无进行故障类型判断;上游保护依据保护安装处电流、电压的正序分量关系进行整定;下游保护按躲过最大短路电流进行整定,形成一套适用于不同故障位置及故障类型完备的保护方案。最后基于PSCAD搭建10 kV含IIDG配电网模型,验证了改进后保护方案的可靠性。     

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。     

含高密度分布式电源的配电网短路电流快速计算方法

小容量高密度的分布式电源(distributed resources,DR)接入配电网将显著改变配电网的短路电流分布。传统的短路电流计算要求获取系统无源网络的节点导纳矩阵,而小容量分布式电源数量的大幅增加将使得节点导纳矩阵维数剧增,导致矩阵的存储空间与求逆计算时间增加,从而降低效率。针对该问题,基于二阶变系数差分方程,提出了含小容量高密度分布式电源的配电网短路电流计算方法。该方法的优点在于使得系统无源网络节点导纳矩阵的维数不随着分布式电源接入数量的增加而增加,从而显著降低了存储空间与计算时间。在IEEE测试系统中仿真算例验证了所提方法的正确性与高效性。     

含低电压穿越型分布式电源配电网的短路电流计算方法

换流器型分布式电源(DG)在配电网中的应用使传统配电网的短路电流计算方法不再适用。根据DG在配电网故障点前后位置的不同,将DG处理为不同类型的故障等效模型,故障点上游DG采用低电压穿越故障等效模型,故障点下游DG采用恒定电流源故障等效模型。提出了一种基于叠加定理的短路电流迭代计算方法,在每一次迭代过程中,根据当前节点电压和DG的故障等效模型分别修正故障点上游DG和下游DG的输出短路电流,并利用节点电压方程求解配电网的短路电流和节点电压分布,直到满足收敛条件。通过对算例系统的分析计算,验证了所提方法的正确性。该方法可应用于含DG的大规模配电网的短路电流求解。     

含分布式电源配电网短路计算的改进方法

接入配电网的分布式电源按照其接口可以分为基于同步发电机的分布式电源、基于异步发电机的分布式电源及基于脉宽调制逆变器的分布式电源3类。随着其在配电网中渗透率不断提高,文中提出一种含分布式电源的配电网短路电流计算改进方法。该方法首先利用潮流计算得到正常运行情况下分布式电源的某些状态量,根据分布式电源不同接口类型的特性,短路计算时保持某些状态量不变,由此求得短路时各种分布式电源提供的电流值。在20节点算例系统中进行验证,结果说明了该方法的可行性和有效性。     

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。     

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。     

含分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算

根据配电网三相不平衡的实际情况,为准确计算各种分布式电源(distributed generation,DG)并入配电网后的潮流问题,文章基于前推回代法,提出了可处理PV和PQ节点模型DG的三相不平衡潮流算法。按照配电网拓扑结构,利用支路分层技术,加快了潮流计算速度。在处理PV节点模型DG时,将电压正序分量幅值作为电压调节参数,计算电压正序分量幅值和额定电压幅值差,得到PV节点的无功补偿量,将DG由PV节点运行模型转换为PQ节点运行模型。IEEE 34节点系统算例结果验证了该算法的正确性。最后,通过分析DG对电压的调节和无功补偿能力,研究了不同类型DG对配电网电压的影响。     

含逆变型分布式电源的小电阻接地方式 配电网单相接地故障分析

针对含有逆变型分布式电源的小电阻接地方式配电网,根据IIDG的控制策略结合对称分量法,建立了IIDG并网后其上游侧和下游侧的单相接地故障分析模型,对IIDG并网变压器在不同接地方式下的故障点电流,主网侧和IIDG侧的各序和各相电流分别进行了分析,最后利用PSCAD/EMTDC搭建故障仿真模型,验证了分析的正确性,为并网变压器接地方式的选择及继电保护的配置提供依据。     

含PQ控制逆变型分布式电源的配电网故障分析方法

随着逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation,IIDG)在配电网中的渗透率不断提高,且在新的故障穿越行为要求下,现有的故障分析方法已不再适用。为此,提出一种适应于最新并网规定的含PQ控制IIDG的配电网故障分析方法。该方法首先通过分析IIDG故障电流特性,提出计及控制特性的IIDG压控电流源等值模型;在此基础上,建立了故障下的含IIDG配电网节点电压方程,并针对不同IIDG间相互耦合以及公共连接点(point of common coupling,PCC)故障电压与IIDG故障电流之间存在非线性关系,提出相应的迭代修正求解方法。最后,通过算例仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性。