含分布式电源的配电网的故障保护问题的研究

当逆变型的分布式电源接入配电网后,不同故障点发生短路故障时,分布式电源的接入对短路故障电流产生影响。详细分析了当故障发生时原有的电流保护方案不能可靠动作切除故障的问题,逆变型的分布式电源接入使传统的自适应电流速断保护不能正确整定定值,保护方案失效,针对含IIDG接入的自适应电流速断保护方案做研究,分别分析两相短路故障和三相短路故障情况下自适应电流速断保护的正确整定定值,同时通过PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对该保护方案进行仿真研究,验证了该保护方案的有效性。     

自适应速断保护的动作性能分析

对自适应电流速断保护和自适应电压速断保护在单端电源条件下发生正、反方向各种类型短路故障时的保护动作性能进行了分析,同时也对它们在两端电源条件下发生故障和系统振荡时的动作行为进行了分析,在此基础上提出了进一步实现自适应电流、电压综合速断保护的设想,并指出了适用条件和为保证保护正确动作应采取的有效措施。     

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。     

基于两相电流差和线电压的中低压线路自适应保护

首先利用动模实验数据验证了线路两相电流差的特性,根据此特性,提出了基于两相电流差和线电压的中低压线路自适应保护方案,该保护方案具有故障类型和运行方式自适应的特点。然后,分析了该自适应速断保护的性能,并与传统电流速断保护、距离保护以及电流闭锁电压速断保护进行分析比较,阐明了该自适应速断保护的优越性。     

基于两相电流差和线电压的中低压线路自适应保护

首先利用动模实验数据验证了线路两相电流差的特性,根据此特性,提出了基于两相电流差和线电压的中低压线路自适应保护方案,该保护方案具有故障类型和运行方式自适应的特点.然后,分析了该自适应速断保护的性能,并与传统电流速断保护、距离保护以及电流闭锁电压速断保护进行分析比较,阐明了该自适应速断保护的优越性.     

含分布式电源的配电系统保护方案

介绍了分布式电源接入配电系统后,采用基于两相电流差的自适应速断电流保护与无通道保护相配合的方案,即故障发生后先采用自适应速断电流保护。由于自适应速断存在保护死区,故以无通道保护作为后备保护。最后,通过对220 V配电系统进行仿真,验证了该保护方案的有效性。     

考虑分布式电源接入的配电网电流保护配置及整定方案

分布式电源的故障电流具有非线性、间歇性的特点,给配电网中的传统三段式电流保护的整定与配合带来了挑战。针对该问题,文中分析了逆变型分布式电源的控制策略及故障特征,并结合正序故障附加网络提出了一种适用于含分布式电源配电网的电流保护整定方案。该方案利用自适应保护的思想设计了正序电流速断主保护,两侧过流继电器分别作为对侧末端故障时的近后备保护;最后,由定时限过电流保护作为全线路的远后备保护。基于PSCAD的仿真验证表明,所提方案在发生不同类型、不同位置的故障时均能可靠、准确地识别故障。     

微电网多层级协同反时限保护方案

微电网由大量分布式电源组成,且具有灵活、复杂的运行方式,传统配电网保护难以满足其对可靠性与稳定性的要求.基于微电网的拓扑结构和故障特性,该文设计并提出微电网多层级协同反时限保护方案.该方案将微电网保护区域按故障影响扩散分为中心层、区域层和系统层,提出基于正序电流相量的反时限差动电流保护,通过差动电流确定故障线路分段,并利用差动电流的反时限特性计算保护动作时间,按故障严重程度确定动作时间,以此为基础,研究微电网多层级协同保护算法.为降低非周期分量对保护相量的影响,提出反时限差动电流保护的相量计算改进算法.该文所提保护方案实现了多层级协同配合切除故障,提高了微电网保护的故障区域判别与快速动作能力,且在并网和孤岛两种运行方式具有自适应配置能力.利用PSCAD/EMTDC进行仿真分析,验证了保护方案的有效性和可靠性.     

基于用户自定义特征的反时限有源配网保护方案

由于分布式电源输出功率的随机性与波动性,当分布式电源大量接入配电网后,传统的反时限过电流保护方案很难满足配电网保护选择性和速动性的要求。为此,文章通过研究数字反时限过流保护继电器,提出一种基于用户自定义特征的反时限过电流保护方案。保护方案将反时限继电器的特性常数(A)和反时限的类型常数(B)同继电器的时间整定系数、启动电流共同作为待优化的连续变量,并以最小故障电流时所有保护动作时间之和最小为目标函数,利用内点法求解保护的最优配置。方案保证了线路出口处故障时保护能快速动作,满足了配电网保护选择性和速动性的要求。最后,通过仿真分析,对保护方案进行了验证。     

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。     

用于含分布式电源配网保护的无电压方向元件研究

针对含有分布式电源的配网电流保护需要安装方向元件以确保动作的正确性,提出了一种只利用电流信息判断故障方向的方法.分析含有分布式电源的配网发生短路故障时的电流特征,得出无故障支路的电流故障分量模值较小,故障支路的电流故障分量模值最大,由此可以判断出故障的方向.运用PSS/E软件,对IEEE34节点系统对各种故障进行仿真,...     

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。     

基于故障稳态分量的含DG配电网自适应方向电流保护方案

针对分布式电源(DG)大量接入配电网后保护可靠性低的问题,提出一种基于故障稳态分量的自适应方向电流保护方案。分析不同类型DG的故障暂态特性以及故障等值方法,计算系统短路电流所含分量,并揭示短路电流三相分量之间的关系。在此基础上,根据故障边界条件,获取系统故障稳态分量,再结合保护安装处的测量电压及测量电流,计算保护背侧等值电压和等值阻抗,构造不同故障类型下自适应方向电流保护判据。仿真结果表明该方案不受DG类型、DG出力以及系统运行方式影响,并能有效地防止电压跌落引起的延时保护拒动。     

A novel neural network and backtracking based protection coordination scheme for distribution system with distributed generation

With the increased installation of renewable energy based distributed generations (DGs) in distribution systems, it brings about a change in the fault current level of the system and causes many problems in the current protection system. Hence, effective protection schemes are required to ensure safe and selective protection relay coordination in the power distribution system with DG units. In this paper, a novel adaptive protection scheme is proposed by integrating fault location with protection relay coordination strategies. An automated fault location method is developed using a two stage radial basis function neural network (RBFNN) in which the first RBFNN determines the fault distance from each source while the second RBFNN identifies the exact faulty line. After identifying the exact faulty line, then protection relay coordination is implemented. A new protection coordination strategy using the backtracking algorithm is proposed in which it considers the main protection algorithm to coordinate the operating states of relays so as to isolate the faulty line. Then a backup protection algorithm is considered to complete the protection coordination scheme for isolating the malfunction relays of the main protection system. Several case studies have been used to validate the accuracy of the proposed adaptive protection schemes. The results illustrate that the adaptive protection scheme is able to accurately identify faulty line and coordinate the relays in a power distribution system with DG units. The developed adaptive protection scheme is useful for assisting power engineers in performing service restoration quickly so as to decrease the total down time during faults.     

分布式电源接入配电网的快速保护方案研究

分析了分布式电源对配电网继电保护的影响.在此基础上,提出了分布式电源接入配电网的自适应电流速断保护方案.根据故障分量求解系统等效阻抗并判断故障类型.通过Matlab/Simulink仿真验证了保护方案的可行性.结果表明,此方案能快速可靠切除故障.     

基于系统电压分布曲线拟合的后备保护方案

拓扑结构的多样性和电源特性的复杂性使得基于稳态电流量的后备保护整定工作量大且失配现象时有发生,无需整定且具有自动配合功能的后备保护技术是继电保护工作人员追求的目标。在分析了传统反时限过流保护存在的问题和辐射状配电网正、负序电压故障分量分布特征的基础上,提出了基于系统电压分布曲线拟合的后备保护方案。所提方案利用综合电压序分量的系统分布与各级保护实现逐级配合的最小动作时间拟合具有反时限特性的动作曲线,得出拟合后的分段函数表达式。由其计算的保护动作时间可自动反映各保护与故障位置的拓扑关联关系,在满足选择性和快速性要求的前提下实现各级保护的自适应配合。DG接入不会改变综合电压序分量的分布特征,因而所提方法对含DG的网络具有自适应性。理论分析和仿真结果表明,所提方法可自动实现任一点故障时上下级保护的快速、逐级配合。     

基于故障相关区域自适应划分的分布式保护新原理

分布式发电(DG)条件下的配电网潮流流向发生了很大变化,传统的配电网保护原理已不再适用于DG系统。结合多DG接入下的配电网部分母线节点可以通过电流量来判断故障方向的特点,提出了一种具有较强自适应性的故障相关区域划分方法,而这种分布式的、缩小上传保护电流数据范围的算法减少了保护数据在信道上排队避让的时间,保护装置只需得到故障相关区域内的故障电流数据即可正确动作,实现了保护的选择性及速动性,降低了对通信系统的依赖性。将IEC61850应用在DG系统的继电保护中,可以解决DG的保护与控制系统中的异构性和保护数据异步传输的问题。最后通过实验验证了该算法的快速性。     

基于故障分量含DG配电网方向保护新原理

DG的并网使得配电网由单电源供电的辐射状网络,变为多电源供电的复杂网络。仅依靠电流突变实现的三段式电流保护将不再适用,因此需要对配电网保护进行改造。对于DG下游的保护可通过改变其整定值实现保护,而对于DG上游到系统电源的线路相当于双端电源供电线路,需在原保护上加装方向元件实现方向保护。在定性分析DG并网对配电网传统电流保护的基础上,提出了一种基于正序故障分量的新型方向过流保护方案。该方案利用故障分量原理,分析保护安装处电流正序故障分量故障前后的相位差,得出正反方向故障的保护判据,根据保护判据判断故障方向,从而实现故障的定位。     

基于选择不同暂态阻抗的分布式电源接入容量分析

含分布式电源（DG）的配电网在发生短路故障时,DG注入的电流可能会导致过电流保护误动,因此需要根据电流保护分析DG的准入容量问题。首先分析各个故障点对电流Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段保护可能产生的影响,提出了基于选择不同DG暂态阻抗的计算最大接入容量的方法。对于电流保护Ⅰ段采用分布式电源的次暂态阻抗,对于电流保护Ⅱ段和Ⅲ段则采用分布式电源的暂态阻抗,得出了DG最大容量的约束条件,最后通过仿真说明了该方法既符合DG实际的暂态过程,又能在满足现有电流保护不误动的条件下得到DG的最大容量。     

一种改进型配网自适应过流保护方法

在DG构成的配电网系统中,通常采用电流保护作为配网的主保护。其中电流保护的整定值为定值,随着DG的接入,配电网结构发生变化,DG并入位置不同会带来故障点无法准确判定的问题。针对此问题,提出了一种基于通信的故障定位方案,具体是引入方向元件并建立信息传递通道检测电流流向来准确判定故障点位置。由于DG接入容量的不同和故障前后DG所发出电流数值变化,造成配网原有电流保护失配。针对此问题,提出一种改进型自适应过流保护算法,具体是通过检测故障电流正、负序含量,确定故障类型,采用不同的整定值,使得电流保护的整定值时刻变化,增强保护动作可靠性。将上述策略通过PCSAD/EMTDC仿真和动模实验室搭建实验模型来验证所提方案可以有效提高DG并网带来的保护动作准确性能。