微网反时限低阻抗保护方案

为解决传统配电网保护在不借助通信技术的情况下,很难满足微电网线路保护的复杂要求,提出了一种基于负荷阻抗的反时限低阻抗保护(inverse-time low-impedance,ITLI)方案。在微电网结构及故障特点的基础上,类比传统反时限过电流保护,对新型保护的原理、反时限动作特性、配合及整定方法进行研究,给出保护的特点及配置方法。分析过渡电阻对反时限低阻抗保护的影响,并提出低电压加速和配合加速2种改进方法。ITLI保护方案无需借助通信技术,不仅不受微电源控制方式影响,而且适用于微电网并网与孤岛2种运行状态。利用PSCAD/EMTDC建立微网模型,仿真结果表明,ITLI保护方案在不同运行方式下均具有良好的动作特性,并具备较好的抗过渡电阻能力。     

考虑逆变型DG故障穿越的交流微网反时限保护

由于分布式电源（DG）提供的故障电流水平很低,传统的过流保护方案不再适用于微网故障检测。基于测量阻抗变化的保护方案因其较高的灵敏性和适应性,可作为交流微网的保护方案。但是,现有的此类方案未考虑逆变类DG(IIDG)的故障穿越要求,且动作性能易受过渡电阻的影响。为此,提出了一种新的交流微网反时限距离（ITD）保护。新方案利用反时限动作特性方程设定保护动作时间,可同时满足IIDG故障穿越和馈线保护选择性的要求。针对过渡电阻和分支馈入的影响,提出了利用相邻保护装置交互信息以提高ITD保护性能的方法。利用Matlab/Simulink进行时域仿真,仿真结果验证了所提方案的有效性。     

改进的配电网反时限过电流保护

配电网反时限过电流保护的动作特性与保护配合会受到接入的分布式电源影响。分析了反时限过电流保护的动作特性,在此基础上提出了基于通信的反时限过电流保护方案,该保护方案借助通信信道将分布式电源支路的故障助增电流数据发送至上级线路保护,改善了保护间的配合特性。在反时限动作方程中引入低电压加速因子构成低电压加速反时限过电流保护,改进了动作方程中时间常数的整定方法,在保证上下级保护配合特性的同时加速了保护的动作时间。PSCAD仿真结果验证了所提反时限过电流保护方案的有效性。     

不依赖边界元件的柔性直流电网反时限过流保护配置方案

现阶段柔性直流电网线路保护大多依赖边界元件，不适用于线路间无明显边界的“网孔结构”柔性直流电网。针对此类电网在远距离输电场景下的线路保护问题，提出了一套不依赖于边界元件的反时限过流保护配置方案。首先，通过分析故障电流的暂态特性，确定了不同故障位置下保护配置的思路。然后，基于保护要求，利用故障电流的波头特征，构造电阻补偿系数保证方案的耐过渡电阻能力，建立了适用于柔性直流电网故障特性的反时限过流保护动作方程，并确定了延时的计算和整定原则。最后，基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了该方案的有效性和适用性。结果表明，所提方案能够准确、可靠地识别故障，具有较强的耐过渡电阻能力。     

配电网中分布式电源的选址定容和电流保护策略

反时限过电流保护常用于配电网的线路保护,而不同容量的分布式电源接入配电网的不同馈线不同区段时,会对原有配电网的继电保护及安全运行产生很大的影响。文中分析了逆变型分布式电源对传统反时限过电流保护的配合特性和动作行为的影响,给出了基于反时限过电流保护的选址定容方法并指出其局限性。在此基础上,研究了故障限流器在电网故障时呈现的高阻抗特性,提出了一种基于故障限流器的含分布式电源的配电网保护策略,并结合福建省湄洲岛储能电站实例,建立PSCAD仿真模型,进行计算验证。仿真结果表明,所述方法能够有效降低逆变型分布式电源对反时限过电流保护的影响,使配电网线路的保护具有良好的协调性,保证配电网的稳定运行。     

计及分布式电源发电出力的自适应反时限保护

随着分布式电源在配电网中的渗透率不断提高，为解决其发电出力间歇性变化对配网保护可靠性影响的问题，本文提出一种计及分布式电源发电出力的自适应反时限保护新方法。首先，基于分布式电源发电出力对反时限保护的影响特征，对新的保护原理与方法进行分析整定。然后，针对分布式电源发电出力对测量阻抗变化特性的影响，利用过渡电阻偏移角和阻抗修正系数对反时限动作特性曲线进行修正；以实时发电出力作为判据，选定保护整定值，实现上、下级保护的动作延时。最后，通过MATLAB/Simulink仿真实验，验证了该方法能够在分布式电源发电出力间歇性变化的情况下，保证保护动作的速率，同时，最大程度确保上、下级保护间的配合关系，具有一定的工程实际意义。     

直流微网接地方式及新型保护原理

伴随着新能源的推广和直流负荷的普及,直流微网因其具有提高分布式电源消纳效率的天然优势,契合未来电网环境清洁化、运行智能化的发展趋势,受到了广泛的关注和研究。在有关直流微网的众多研究方向中,接地方式的选取决定了接地故障特征,从而影响到保护方案的选择与整定,但学术界对直流微网接地的研究仍处于起步阶段。作者将通过对比多种接地方式的优缺点、应用价值、经济性等因素,选择最优的接地方案,在此基础上,设计在大过渡电阻接地故障的情景下仍能可靠动作的保护判据,并通过电阻限流器的接入消除保护死区。最后将设计一种横联保护原理,分析该保护方案在各种网络结构和不同故障位置时的适用性,并通过仿真验证保护方案的有效性。     

距离保护在含分布式电源配电网中的应用研究

由于传统电流保护在含分布式电源配电网中存在缺陷,考虑将距离保护应用到配电网中。通过仿真验证距离保护可以弥补电流保护的不足,但距离保护应用于中低压配电网时其耐受过渡电阻能力很差。为解决此问题,分析了分布式电源接入配电网后形成的双侧电源线路上发生短路故障时过渡电阻对距离保护的影响,利用序分量算法研究出一种不受过渡电阻影响,通过采集线路的电流、电压相量值来正确测量故障阻抗值的算法。建立含风电机组的配电网模型,利用MATLAB进行了仿真验证。仿真结果证明该算法可正确测量故障阻抗值,准确识别保护区内的故障,且其计算精度高,能很好地消除过渡电阻对距离保护的影响。     

距离保护在含分布式电源配网中的应用

由于传统电流保护在含分布式电源配网中的缺陷,为此本文考虑将距离保护应用到配电网中,通过仿真验证了距离保护可以弥补原电流保护的不足。但是距离保护应用到中低压配电网中,也会产生一些问题,尤其是过渡电阻对距离保护的影响。本文分析了分布式电源接入配电网后形成的双侧电源线路上发生短路故障时过渡电阻对距离保护的影响,利用序分量算法研究了一种不受过渡电阻影响,通过采集线路的电流电压相量值,就能够正确测量故障阻抗值的算法。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能够正确测量故障阻抗值,准确识别保护区内的故障,且计算精度高,能很好地消除过渡电阻对距离保护的影响。     

适配高渗透率DG接入配电网的幅值比较式保护

对于高渗透率分布式电源(DG)接入的配电网,提出了新型综合电流幅值比较的保护原理,通过线路两端分相全电流幅值以及正序故障电流幅值的比较进行故障定位,实现了低成本与高可靠性的兼容。并通过PSCAD搭建10 kV含分布式电源配电网模型,全面仿真了不同DG渗透率、故障位置、故障类型、过渡电阻、非同步数据等多种因素对保护原理的影响。经过理论分析和仿真,证明方案能够准确实现故障定位,利用的数据简单,耐过渡电阻能力优秀,保护配置要求低,抗同步误差强。     

基于小波变换的微网暂态极性比较保护原理及实现

微电网具有分布式电源运行灵活多变、并网和孤岛方式故障特征差异大的特点,实现满足速动性和选择性要求的微电网保护是微电网技术难点之一。为了实现快速、准确的故障定位和隔离,文中提出了适应并网和孤岛不同运行方式的微网暂态极性比较保护。在研究采用小波变换Mallat算法实现暂态高频信号逐级抽取方法的基础上,依据暂态信号比较提出了微网暂态极性比较保护原理和算法,并重点对微网暂态极性比较保护装置的实现方案进行了设计,最后采用Matlab软件对微网暂态极性比较保护原理进行了仿真验证。     

分布式电源对配网继电保护影响及综合改进保护方案

随着大规模分布式电源的接入,配电网的运行方式、潮流特性及短路电流等都将发生很大变化,这对配电网线路的反时限过电流保护产生较大影响。在传统电力系统反时限电流保护基础上,分析了分布式电源在故障发生时的助增电流对配电网反时限保护的影响机理和特性,提出一种利用电压因子修正的综合改进反时限过电流保护方案,以改善相邻线路保护间的配合特性来满足分布式电源接入下的继电保护要求。在PSCAD/EMTDC环境中建立了仿真模型,验证了所提方案选择性和速动性的有效性。     

含同杆双回线的输电网零序反时限过流保护加速配合方案

分析了同杆双回线内部发生接地故障时故障线路及相邻线路上零序反时限过流保护的动作特性。分析结果表明当故障位置与两侧系统参数满足特定条件时,双回线相邻线路上的零序反时限保护可能误动,故障线路两端保护的灵敏度配合可能存在问题。提出一种改变相邻线路保护时间整定系数的方法来避免可能出现的保护误动,该方法通过增加相邻线路保护动作延时来保证双回线保护优先动作,但也给相邻线路保护的速动性带来不利影响。此外故障线路两端保护的动作时间可能相差较大,不利于故障的快速切除。为此设计了基于零序电流变化和零序功率方向的加速方案,无论双回线故障还是双回线相邻线路故障,均能确保故障线路保护优先动作,从而保证各处保护的选择性和速动性。算例仿真验证了分析结论的正确性和所提加速方案的可行性。     

基于复合故障补偿因子的微电网反时限电流保护方法

为了解决逆变型分布式能源(Distributed Generator, DG)对微电网保护速动性和协调性的影响,提出了一种基于复合故障补偿因子和天牛须搜索(Beetle Antenna Search, BAS)算法的改进反时限微电网电流保护方法。首先,通过分析故障时保护安装处的电压分布特性,并结合测量阻抗特征构建复合故障补偿因子,以解决反时限过电流保护由于短路电流变化引起的动作延时问题,提高保护速动性。同时,为了解决DG接入、微电网运行方式改变等因素引起的微电网保护协调问题,利用BAS算法对改进反时限电流保护的参数进行优化,以保证相邻保护的协调配合。最后,在DIgSILENT/PF软件中建立微电网仿真模型,以验证改进方法的有效性。仿真结果表明,与传统反时限过电流保护相比,改进保护方法在速动性方面明显提升,且在微电网不同运行模式、故障条件下均满足协调性要求。     

Regional protection scheme designed for low-voltage micro-grids

No selective protection exists in the low-voltage level micro-grid integrated with DG presently. To deal with this problem, a new type of micro-grid protection scheme based on fault component is put forward. To implement this scheme, the micro-grid is divided into several regions, and each region is regarded as the target of protection. As a result, not only the scope of outage is decreased in accordance with the action of the protection, but the economic requirement of protection arrangement is met. Taking the negative sequence component as the basic characteristic quantity, a variety of asymmetric faults effectively can be identified successfully. Considering the adverse effects of unbalanced load and the switching of large capacity single phase load, a low-voltage supplement criterion is introduced. The effectiveness of this protection scheme is verified with EMTDC based simulation tests.     

含分布式电源配电网保护方案

分布式电源（DG）接入配电网会对传统的配电线路电流保护产生影响,可能导致保护不正确动作。针对这一问题,文中提出一种新的保护方案,对传统的配电线路保护配置进行了改进。该保护方案根据DG接入点的位置,对被保护馈线进行了分区,在DG的上游区域配置了方向纵联保护,而整条馈线则保留了过电流保护。为了能方便整定工作以及更快地切除故障,根据DG接入位置的不同,馈线的过电流保护分别采用定时限或反时限形式。采用该保护方案后,无论DG的输出功率如何变化,故障都能被可靠切除。最后,对一个10 kV配电系统进行了仿真,验证了保护方案的有效性。     

微电网继电保护技术研究综述

针对微电网控制灵活、短路故障电流小、潮流双向流动等新的故障特性,根据微电网保护的已有研究成果,对微电网保护技术进行了综述。结合微电网的结构特征,提出了微电网保护的基本要求,分析归纳了微电网保护的三种可行方案;探讨了微电网的不同隔离策略、不同接地方式、不同运行方式以及潮流特性对微电网保护的影响。总结了微电网继电保护技术在国内外的最新研究成果,并提炼出现阶段微电网保护技术研究中的关键问题和研究现状。最后,对微电网保护的研究方向和发展目标进行了展望,指出结合微电网故障特征与微电网控制功能的集成化保护将是微电网保护技术的主要研究方向,而实现微电网隔离策略的最优化、信息采集的广域化以及保护功能的集成化将是微电网保护的发展目标。     

小电阻接地系统高灵敏度接地保护配置与整定

现有小电阻接地系统各级接地保护定值过高,在高阻接地时保护易拒动,利用反时限零序过电流保护可以提高保护灵敏度,但为实现选择性各级保护需要重新配置与整定。分析了不同位置经不同过渡电阻接地时,故障点、各出线、分支线及中性点上零序电流的分布规律。利用上下级保护之间的纵向配合及同级保护之间的横向配合,提出一种基于反时限零序过电流保护原理的小电阻接地系统高灵敏度接地保护配置方案,给出了各级保护的整定原则。仿真验证了所提接地保护整定原则的可行性与可靠性。     

含分布式光伏及储能变流器的微网故障特征与保护

在并网时,微网中所含的分布式电源可能包括恒功率控制的光伏变流器或电流下垂控制的储能变流器,其中传统电流下垂控制的储能变流器在电网电压跌落时所输出的较低的故障电流,以及可能会出现的功角失稳现象都为其故障保护带来了困难,而基于滞环控制的改进电流下垂控制可以使其在电网故障时保持功角稳定,同时具备低压穿越能力,给故障电流带来新的特征,有利于故障检测以及保护判据的配置。本文考虑变流器的低压穿越特性,分析了含分布式光伏及储能变流器的微网内部不同位置发生故障时的电流特征,利用正序电流故障分量与母线正序电压故障分量的相位差来判断故障方向,并提出基于EtherCAT工业以太网的集中式保护方案。最后,通过仿真与实验验证了所提方案的可行性。     

微电网线路保护方案优化研究

针对微电网在并网和孤岛运行状态下,故障电流差距较大,使得保护识别故障和上下级线路保护之间的选择性配合较为困难。文中考虑传统保护整定配合困难及无法同时满足两种运行模式下的上下级线路选择性或速动性要求,提出了保护采用正序电流识别故障方向和过电流辅助保护的启动条件。其次提出基于通信系统实现线路上下级保护的自适应整定延时和阶梯形的后备延时作为选择性方案。文中通过MATLAB/Simulink环境中构建了典型的辐射型微电网算例,通过典型工况验证了该方案的有效性。