基于动态拓扑的配电网分布式保护自愈方法

为提高配电网保护自愈的适应性,提出了一种基于动态拓扑分析、开关关联配合的配电网分布式保护自愈方法。从电网结构出发,建立基于图论的配电网动态拓扑描述模型,实现配电网拓扑和运行方式的动态分析;通过关联矩阵的运算,求得开关的电气联接子图,并利用可达矩阵和广度优先生成树,获取开关的上下级配合矩阵,基于此实现开关动作定值和时限的配合整定。故障时,开关通过动作定值和时序的协调配合,实现故障切除与隔离,以及健全区域供电恢复,形成一种拓扑自适应、开关协调配合的配电网分布式保护自愈方法。     

基于风电接入点的配电网分区保护方案研究

风电接入配电网,接入点不同,配电网呈现不同的故障特性,影响传统保护的动作特性。根据建立的含风电的配电网故障电流关系式,分析了风电接入对配网的影响,提出根据风电场并网位置及对保护的影响确定保护配置方案,风电场接入馈线末端时上游区域配置方向纵联保护,接入馈线首端时下游区域和相邻馈线配置自适应电流速断保护。通过FFT变换滤除故障分量中的直流分量,采用对称分量故障分量法计算保护背侧阻抗以适应风电场运行工况的多变性,提高自适应电流保护的动作性能。以PSCAD为平台构建35k V配电系统仿真模型,仿真验证了保护方案的有效性。     

基于直流断路器的多端柔性直流配电网智能化保护配置

为提高多端柔性直流配电网的运行可靠性、缩短故障的影响时间,提出一种基于直流断路器的智能化保护配置方案。首先从拓扑结构、换流设备种类及运行方式等角度分析系统故障特征,随后划分保护区域,制定完整的保护原理、分层配置和直流线路故障选线方法。通过与一次设备及二次控制系统动作逻辑的协同配合,配置可适应于不同运行方式的具有动态定值自我切换、故障后系统快速恢复以及准确故障选线功能的保护方案。最后在PSCAD软件下搭建三端柔性直流配电网数字仿真模型并测试典型故障情况下的保护响应特性,验证了保护方案的有效性。     

自适应配电网拓扑与开关配置的智能分布式保护方法

分布式保护是配电网保护重要选择,然而当前的分布式保护由于缺乏配电网整体的运行信息以及配置信息,难以实现适应于拓扑变化与设备运行状态变化下的精准快速的保护策略调整。为此,提出一种适应于不同开关设备配置条件的智能分布式保护方法,借助差异化的动作时序整定,实现配电网保护智能决策。为实现自适应的时序整定,通过在线的拓扑分析掌握运行动态,并进一步地根据开关之间的配合需求定义开关的时序距离,通过对最大时序距离的计算获得满足时序配合条件的动作时序定值。算例表明所提方法能够正确应对各种故障场景,能够在配电网中进行推广应用。     

基于相空间重构与平均电导特征的配电网单相接地故障辨识

配电网接地故障类型辨识可为故障巡线提供指导,缩短故障巡线时间。针对10 kV配电网线路的不同接地故障类型,提出基于相空间重构与平均电导特征的配电网线路故障辨识方法。通过试验采集配电网中典型接地故障的波形。针对不同介质接地故障零序电流中电弧特征,对零序电流进行相空间重构得到相平面轨迹图,计算信息维数以及吸引子面积特征,依据特征识别量将故障区分为可靠接地故障和不可靠接地故障。进一步通过计算各类型故障平均电导作为故障辨识判据,将故障区分为不同类型。试验结果表明所提方法能够有效辨识不同介质接地故障类型。     

一种城市配电网自适应全线电流保护方法

针对现有电流速断保护无法保护线路全长且可能失去保护范围的问题,提出一种双层判据的自适应全线电流保护方法。该保护方法先通过第一层判据中可自适应调整的低整定值,实现不受系统运行方式与故障类型影响的全线故障监测,再利用第二层判据实现线路故障区段定位,确保保护正确动作。考虑到电流保护难以准确辨识高阻接地故障,通过分析系统零序网络,提出一种基于复合功率的高阻接地故障辨识方法。仿真结果表明,所提保护方法不受系统负荷变化及故障类型影响,可有效提升配电网线路保护范围及高阻接地故障辨识能力,保障保护动作的可靠性及灵敏性。     

基于深度强化学习的配电网负荷转供控制方法

随着城市规模的快速扩张以及电能替代的不断推进,配电网节点数大量增加,结构愈加复杂,发生故障后拓扑变化不确定性较大,传统负荷转供方法难以在短时间内给出高质量的解决方案。为此,提出基于深度强化学习的配电网负荷转供控制方法。将负荷转供过程视为一个马尔可夫决策过程,与配电网实时电气、拓扑数据进行交互,对联络开关与分段开关进行控制。为了提高算法的精度与泛化能力,针对算法动作策略加入了预模拟机制,调整了动作与学习的比例并采用自适应优化算法进行求解。算例分析表明,所提方法能够应对不同故障下配电网的拓扑变化,即时给出负荷恢复量、电网损耗、开关动作次数多方面最优的转供控制方案,这对于减小故障后的停电损失与提高用户满意度有着重要意义。     

含光伏电源配电网的复合序网自适应保护

含光伏电源(PV)的配电网,因光伏电源容量、并入位置不同,导致传统的三段式电流保护不能准确动作。针对这一问题,提出根据保护点复合序网电压和电流进行自适应电流保护整定的方案。首先,提取故障电压和正序故障电流相位差来判定故障发生在光伏电源上游还是下游。然后,由序分量判定故障类型,选定故障区域。最后,利用复合序网电压求取保护安装处的电流整定值,进行自适应保护动作。通过仿真验证了该保护方案可根据光伏电源并入位置、容量、发生故障位置的不同,实现自适应在线保护整定,能够有效提高本地保护范围。     

基于自适应电流保护协同因子的区域后备保护算法

提出一种基于自适应电流保护协同因子的区域后备保护算法,首先将自适应电流保护动作值对故障判断的影响力定义为自适应电流保护效用度,并将其作为权重构建自适应电流保护协同度函数和协同度期望函数,再将自适应电流保护协同度函数与协同度期望函数的比值定义为自适应电流保护协同因子,然后通过自适应电流保护协同因子识别故障线路。算法引入了自适应电流保护判据结果,使该区域后备保护算法的信息源更加可靠,并能应对故障类型的变化。该算法对系统信息同步的要求较低,同时,在保护动作信息高位数缺失或错误的情况下,利用该算法仍能对故障进行准确判断。最后,通过天津某配电网以及IEEE 33节点系统实时数字仿真(RTDS)对该算法进行了验证。     

考虑逆变电源控制策略的电流保护整定计算

逆变电源不同的控制策略影响着其输出特性与故障特性,从而影响接入配电网原有的电流保护动作特性。首先分析了在电网电压暂降以及不对称电网电压暂降情况下逆变电源的控制策略,得到逆变电源的输出特性与故障特性,基于逆变电源特殊的输出特性,再结合配电网的三段式电流保护原理,研究了含分布式逆变电源接入的配电网不同故障类型电流保护整定值的计算方法,从而提高分布式电源接入后配电网电流保护动作的可靠性。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了含分布式逆变电源的配电网模型,利用不同控制策略,控制逆变电源的输出,并对所提出的电流保护整定计算进行仿真验证,验证了所提整定方法的正确性和有效性。     

基于语义网的智能站继电保护隐性故障辨识诊断技术研究

继电保护系统的隐性故障是造成保护误动或拒动、系统失稳并造成大面积停电的重要原因之一。分析了继电保护隐性故障机理,应用语义网技术,在CLIPS平台上建立了智能变电站领域知识库和继电保护隐性故障辨识规则库。对变电站一次系统、二次系统、通信系统、辅助系统的建模体系进行说明,并在此建模基础上进一步关联了隐性故障辨识规则库。同时,以某500 kV智能变电站为例,通过可视化平台验证了静态特性、动态特性和不确定隐性故障辨识规则与处理策略的有效性,为智能变电站运维检修及故障排查提供决策依据。     

基于电流突变量的自适应过电流保护新原理

针对线路外部故障切除时负荷自启动对配电网过流保护的影响,提出了一种基于电流突变量的自适应过电流保护新原理。利用线路在配电网内部故障与故障切除过程中电流存在的明显差异特征,实现对负荷自启动过程的准确识别。当连续两次检测到电流突变量大于设定门限值并满足两个判据时,即判定负荷产生自启动过程。给出了一套过电流保护整定方法,可根据负荷变化做出动态调整,从而构建自适应过电流保护方案。仿真结果表明,基于电流突变量的自适应过电流保护新原理是有效和实用的。该原理不受负荷自启动与负荷变化的影响,可有效增大后备保护的保护范围,保证了保护的可靠性和灵敏度。     

直流配电网中的线路保护方案研究

故障区段的可靠识别是直流配电网线路保护的难点之一,由此产生相邻线路保护的配合问题,并需防止交流故障后直流保护误动。基于平波电抗器和滤波电抗构成的物理边界的故障区域识别方法,不适用于采用模块化多电平换流器(Modular multilevel converter, MMC)的直流电网。为此,在分析直流线路短路的电气特征后,综合考虑保护配合问题,划分了直流线路保护区域,设计了包含主保护、后备保护在内的直流线路保护方案。为满足选择性要求,直流线路保护采用两端电流方向判断故障位置。最后,搭建光伏直流汇集接入系统及多端直流配电网的仿真模型,验证了该直流线路保护方案的可靠性、选择性和速动性。     

基于时间约束的分层模糊Petri网的配电网故障诊断

配电网发生故障后充分利用报警信息和时序信息快速准确地诊断出故障元件,是对配电网可靠供电和保证配电网安全运行的首要任务?在现有Petri网的故障诊断基础上,提出一种基于时间约束的分层模糊Petri网的配电网故障诊断模型?建立的模型对配电网的拓扑结构变化具有良好的适应性,通过使用主保护和主保护对应断路器的动作时间来获得原因事件动作起点,并对高斯函数进行修正?通过算例比较证明此方法具有较强的准确度和通用性,能有效地诊断出配电网的故障?     

含多微网的主动配电网故障区段定位算法

为了解决多微网并网给配电网保护带来的问题,提出了一种基于主从式区域纵联保护的故障区段定位矩阵算法。保护主机根据保护从机发送的信息以及当前的网络结构和运行方式生成相应的网络描述矩阵,根据各保护从机采集的故障电流方向信息生成故障信息矩阵,在主机中通过这两个矩阵的加法运算得到故障判断矩阵,由相应的判据实现故障区段定位,并发送命令给保护从机跳开相应的断路器隔离故障。该算法原理简单,运算速度快,存储量小,不仅可以定位开环情况下的单、多重故障,而且可以定位闭环情况下的单、多重故障,不受网络结构变化以及微网投切的影响,具有一定的自适应性。     

基于MMC的环状直流配网在不同接地方式下的故障特性分析

At present, the problem of abandoning wind and PV power in “Three North” region of China is particularly significant, and how to alleviate this problem has become the focus of universal attention. Calculation of renewable energy accommodation capacity is the basis to solve the problem of abandoning wind and PV power. Main problems of Chinese renewable energy accommodation is analyzed from power supply, power grid and load side aspects, and it focuses on the effect of inter-provincial tie-line to renewable energy accommodation capacity. At present, the interprovincial tie-line utilization level is limited, which affected renewable energy accommodation to a certain extent. Based on the sequential production simulation model, a new kind of renewable energy accommodation capacity model is put forward considering the utilization level of inter-provincial tie-line. According to different system stability constraints and different electricity constraints of inter-provincial tie-line, 4 schemes are designed for comparative analysis, and the evaluation model is used to calculate renewable energy accommodation capacity of “Three North” region of China in 2020. Example analysis results verify validity of the model that releasing curve constraints, electricity constraints and stability constraints in turn can significantly enhance renewable energy accommodation capacity through effective use of inter-provincial tie-line transmission capacity. Research work in this paper can provide strong support for the planning and scheduling control of power grid.     

含DG配电网分层分区协同故障定位隔离技术

高密度分布式电源并网使配电网故障状况复杂,故障定位困难。针对含高密度分布式电源馈线自动化故障定位与隔离技术,构建了基于分布式智能馈线自动化系统的故障定位方案。分析了含DG配电网区域性故障判别方式,引入区域电流代数和变化作为故障区域定位的基本判据,提出了依据电流相角突变的保护判据。以19节点网络仿真模型对上述方案进行验证,此方案可快速实现故障定位与故障隔离,对高密度分布式电源的接入具有良好的适应性。     

基于RTDS的光伏接入配电网故障特征研究

随着光伏在配电网渗透率的不断提高,光伏电源故障特征的研究对于配电网的保护控制尤为重要。通过建立光伏并网系统的暂态模型,研究了分布式光伏电源的暂态特性并给出了其电磁暂态全电流方程。利用实际光伏并网控制器,搭建了基于RTDS仿真平台的实时混合仿真系统,通过该系统验证了具有低电压穿越能力的单极式光伏在不同故障情况下的暂态全过程,分析了不对称故障下分布式光伏电源低电压穿越期间的谐波特性。通过理论分析和实验验证全面阐述了光伏电源的故障特征,为光伏接入配电网的故障电流计算及保护整定提供了参考依据。