基于分布式电源电流变化率的主动配电网单相断线保护方法

分布式电源的应用,改变了配电网断线故障的特征,加剧了断线故障的威胁。但是目前不仅缺乏含分布式电源(DG)的配电网断线故障保护方法,甚至电网断线故障下DG的输出特性也不清晰。基于主动配电网的可观测性,提出了一种根据DG电流变化率识别配电网断线故障的新思想。首先,分析了配电网单相断线故障下DG的输出特性,并建立了DG的等值模型。然后,建立了含DG的配电网单相断线故障等效电路,推导了故障前后DG输出电流的表达式。随后,分析了故障前后DG输出电流的变化特征,建立了基于DG电流变化率的辐射状配电网单相断线故障保护判据。仿真表明,所提单相断线故障保护方法能够迅速识别断线故障并准确定位。     

分布式发电条件下的新型电流保护方案

根据分布式发电（DG）接入配电网后网络结构和故障电流的变化特点,提出了一种新型电流保护方案。该方案利用电流综合幅值的比较将故障范围缩小到一个故障搜索区域之间,然后利用该区域电流间的相位关系对故障线段进行定位。文中详细论证了故障搜索的电流幅值判据和故障判断的电流相位判据,并分别提出了其矩阵算法,该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性,对智能电子设备（IED）故障具备一定的容错能力,满足DG接入对配电网保护提出的要求。利用IED进行分布式处理,降低了保护对通信系统的要求,同时,由于仅利用电流量进行故障搜索判定,工程上较容易实现。文中对该电流保护方案进行了算例仿真,证明了方案的正确性。     

自适应保护在含分布式电源配电网中的应用

结合含DG配电网的网络结构图与对称分量法,研究出一种相电流差故障分量作为保护动作判据的算法,相电流差故障分量的获取可由采集故障后数据与故障前数据并通过计算得到,该方法实用,能够准确识别保护区内外的故障.并在MATLAB平台上搭建了含风机的配电网模型,进行了仿真验证.仿真结果证明该算法准确识别保护区内外的故障,能减小分布式电流接入配电网后对其电流保护产生的影响.     

含分布式电源的配电网智能电流保护策略

以含有多分布式电源(distributed generation,DG)的配电网为模型,提出一种基于多智能体(Agent)的新型分布式电流保护策略。该策略以简单的工频电流比较为基础,运用智能体的分布式处理优势,实现对故障的在线搜索和定位。阐述了利用工频电流变化量幅值和相位比较法进行故障区域搜索、故障线路判定的原理：首先利用DG接入形成的T型节点判断故障搜索的正方向,确定一个较小范围的故障搜索区域;然后通过比较线路两端故障电流幅值或相位确定故障发生的最小区域,并最终完成故障隔离。文章在多智能体分布式处理与主动协作的基础上,提出了分布式电流保护的基本框架和算法流程,并在含有2个DG的配电网模型上进行了仿真验证,仿真结果证明了保护算法的正确性。该保护策略对分布式发电条件下配电网网络结构和运行方式的随机变化具有良好的适应性。     

分布式发电条件下的多电源故障区域定位新方法

根据分布式发电条件下的配电网网络结构和故障电流的变化特点,提出了一种新型多电源故障区域定位方法。该方案利用配电网的特定母线节点,进行分支电流综合幅值比较以判定故障搜索的正方向,并最终把故障范围锁定在一个最小的故障关联区域内。这一方案具有集中式保护与分布式处理相结合的特点,首先由智能电子终端(IED)对广域范围内的故障信息进行分布处理,然后由保护装置对相关故障信息进行综合处理并完成故障隔离。文章对故障搜索的电流幅值判据进行了详细论证,并提出了其矩阵算法,该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性,对IED故障具备一定的容错能力,满足DG接入对配电网保护提出的要求。分布式处理降低了保护对通信系统的要求,同时,由于仅利用电流量进行故障搜索判定,工程上较容易实现。文章以实例对该故障区域定位方法进行了仿真,证明了方案的正确性。     

分布式发电条件下配电网故障区段定位新算法

分布式发电（DG）接入配电网后,配电网由单电源辐射状网络变成了分布电源供电的复杂网络,传统的故障区段定位算法不再适用。文中提出了一种基于故障电流的新型定位算法,首先基于DG渗透条件下配电网结构的搜索树,对故障通道进行判断搜索;然后利用搜索得到的与故障呈强相关状态的节点构建故障信息矩阵,利用基尔霍夫定律及相位比较原理执行相应的矩阵算法,进行故障区段的准确定位。该算法对网络初始结构及DG投切的变化具有一定的适应性;同时采用序电流加权和的综合电流量作为故障电流判据,提高了算法的灵敏度。通过对该算法的算例分析,验证了算法的正确性。     

含分布式电源的小电阻接地方式配电网单相接地故障分析

不同接地方式分布式电源(DG)并网将影响系统单相接地故障电流特征,对于小电阻接地方式配电网,DG接地方式选择较为灵活,对接地故障电流的影响尤为复杂。针对小电阻接地方式配电网,建立了旋转型DG并网后的接地故障分析模型,分析了并网DG采用不同接地方式时接地故障点电流、线路三相故障电流与线路正序、负序、零序电流的特征。结果表明,不接地方式DG对接地故障电流基本无影响;但DG采用直接接地、小电阻接地方式时,各故障电流将明显增大或减小,甚至从无到数百安培,将会影响系统原有接地保护与三相保护性能。研究成果可为含DG小电阻接地方式配电网的保护配置与DG接地方式选择提供理论依据。     

有源配电网分布式故障自愈方案与实现

大量分布式电源(DG)接入配电网,使传统的配电网保护与控制面临较大的困难。为解决有源配电网所面临的诸多问题,提出了一种基于智能终端单元(STU)的分布式故障自愈方案。该方案采用分相电流差动与故障电流幅值比较作为故障区段定位原理,能够适应于含有多种DG类型与不同DG渗透率的有源配电网。在负荷开关均为断路器的条件下,该方案能够实现快速故障区段定位、隔离和非故障区段的供电恢复。该方案充分考虑了与DG防孤岛保护及低电压穿越的配合与协调,各STU具备网络拓扑自动识别功能,能够根据网络拓扑的实时变化改变相关控制策略。最后利用所开发的STU装置,在实时数字仿真系统(RTDS)平台上对一个含DG的10 kV配电系统进行闭环测试。测试结果表明,该方案能够适应网络结构的变化,故障自愈时间在1 s以内。     

基于继电保护配合的分布式电源准入容量研究

分布式电源(Distributed Generation,DG)接入配电网会引起保护检测到的电流发生变化,从而影响保护范围。本文以DG接入35kV配网为例,描绘了在线路不同位置发生三相短路故障时DG接入前后电流对比曲线。利用三段式电流保护约束条件,在不修改原有保护配置的前提下得出了最佳容量比,提出了DG对馈线电流保护的影响与DG的故障位置和接入容量有关。     

含分布式电源的配电网保护改进方法

分布式电源(DG)接入配电网,改变了配电线路中短路电流的大小和方向,也改变了系统电网的结构.对普遍配置于配电网的三段式电流保护的正确动作将造成影响.本文是一种将传统的三段式电流保护改变为两段式电流保护,并结合通信系统的保护方法对配电网进行保护的配置.可以避免分布式电源接入系统可能造成配电线路保护误动的问题,同时,在允许分布式电源孤岛运行的方式下,当系统电源与分布式电源接入点之间的线路发生短路故障时,实现将故障从两端切除的要求.     

含分布式电源的配电网广域保护容错算法

随着分布式电源的引入,传统的配电网保护系统难以满足运行方式灵活多变的多DG配电系统的要求.为此,基于最大故障特征信息量准则提出了一种适用于含DG配电网的保护算法.该算法以广域保护原理为基础,以通信为支撑,仅利用电流量进行故障搜索方向的判别,适用于无PT通道的中低压配电网.算法分故障区域定位和故障区段定位两步完成.故障区...     

基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法

分布式电源(distributed generation, DG)大量接入使配电网继电保护面临严峻挑战。单相接地故障发生概率大,但故障信息十分微弱,特别是在DG多样化故障输出特性的影响下,有源配电网单相故障定位的准确性常难以保证。为此,提出了一种基于模型识别的有源配电网单相接地故障定位方法。分析了配电网单相接地故障下DG的输出特性,建立了在不同故障位置下有源配电网的正序增广网络,构建了故障位置关于馈线出口以及DG输出电流的函数,建立了配电网单相接地故障位置模型,利用不同故障位置下短路电流矢量占比系数的差异性构建了新的故障定位判据。通过将单相接地故障定位问题转化为故障位置模型系数的求解问题,提高了故障定位的准确性和实用性。理论和仿真分析表明,在不同故障位置、不同过渡电阻下均能准确定位单相接地故障,具有原理清晰、故障特征量采集便捷、灵敏性和可靠性高的优点。     

含分布式电源的配电网继电保护配置改进

分布式电源（distributed generation,DG）的接入将会使配电网由单侧电源辐射状网络变成多端电源网络,使得配电网的潮流分布发生改变,进而导致配电网原有的继电保护不再具备可靠性。分析了DG的接入对配电网原有继电保护的影响,提出了方向纵联保护结合定时限过电流保护的方案来完成对故障的隔离与恢复供电,此方案可以解决DG的接入给配电网保护带来的影响,也使得DG的利用率得到提高。最后利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC对10 kV配电网进行了建模仿真,验证了保护方案的有效性。     

分布式电源并网对继电保护的影响研究

DG的并网改变了传统配电网中辐射状的网络拓扑结构,从单电源供电结构转变成多电源供电结构,给继电保护带来了一些不利影响。分析了DG并入不同母线位置及非母线情况下,发生金属性或者非金属性故障给系统继电保护带来的影响。DG的并网会影响保护的灵敏度,造成保护拒动或者误动,改变保护范围。分析了DG并网对重合闸的影响,DG并网可能造成重合闸失败或者非同期合闸时产生冲击电流损坏元器件,对含DG网络的继电保护设计有指导作用。     

分布式发电对配电网继电保护及自动化的影响

大量分布式发电的并网运行将深刻影响现有配电网络的结构、以及配电网中短路电流的大小、流向及分布,由此给配电网的运行与控制带来多方面的影响.针对基于断路器的三段式电流保护、基于重合器等自动化电器的馈线保护以及基于FTU的配网自动化保护方案,探讨了分布式发电对配电网继电保护以及自动化的影响.     

优化和声算法在含DG配电网故障定位中的应用

为了提高含DG配电网故障定位的速度和容错性,提出利用高度并行、鲁棒性强的遗传算法来优化基本和声算法对初始化和声记忆库的过度依赖性,改进了和声算法中新解的产生方式。针对含DG配电网的结构特点引入"树"的区域划分方法以降低求解维度,根据故障定位最小集理论优化评价函数以提高容错性。分别利用优化前、后的和声算法对相同配电网模型进行寻优运算和分析比较,结果表明优化的和声搜索算法能够有效地提高算法收敛速度和故障定位精度,在信息缺失、畸变等情况下具有良好的容错性。     

分布式电源对配电网电流保护的影响

文中在阐述分布式电源研究的背景和意义基础上,建立了分布式电源(DG)的恒功率等效模型,详细讨论了分布式电源在故障点不同位置时,其对配电网原有三段式电流保护产生的具体影响。在PSCAD仿真软件中,搭建了含DG的10 kV配电网典型模型,利用全波傅立叶算法对短路电流进行计算,通过与所配置保护的整定值对比验证了理论分析的正确性。本文提出了基于本地信息量的自适应电流保护方案,为并入DG后的配电网继电保护算法研究提供了一定的理论依据。     

Protection relay system using information network for distribution system with DGs

We propose a new protection scheme for selective and quick disconnection of a fault area in a distribution system, which can be flexibly adopted for a large‐scale introduction of distributed generators (DGs). When a fault occurs, relays provide a binary state signal which is activated if, for instance, the current at the corresponding relay location exceeds a certain value. Although each relay cannot locate the fault point with only its own signal, it can locate the fault by utilizing signals from other relays together with its own signal. Because only a binary state signal is transmitted instead of the actual physical variable such as the magnitude of the fault current, the network traffic is much less than when a conventional protection scheme for a transmission system using an information system is applied to a distribution system. The following are the main results of a simulation on our proposed protection scheme: (1) the proposed protection scheme can successfully disconnect only a fault feeder when the relays use signals provided from the sending end of the fault feeder and all other DGs on the same feeder, (2) in the case of a fault on a DG connected feeder, the DG can be disconnected within 0.06 s. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(4): 30–35, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20232