基于电流幅值比的有源配电网自适应差动保护原理分析

配电网项目中合理应用分布式电源（DG）,使过去单侧电源结构发生根本性改变,增加了线路内双向潮流、潮流波动等问题发生的风险。在简单分析分布式电源及有源配电网故障特性的基础上,设计了基于幅值比的配电网自适应差动保护方案。运用相位差合理调整方案内幅值的约束条件。于PSCAD内创建了模型,通过测试证实以上保护方案用于实际配电网调试场景内具备较好的适应性。     

有源配电网电流差动保护判据研究

电流差动保护是解决有源配电网保护问题的有效手段。由于故障特征不同,应用于输电线路的差动保护判据不能直接移植到配电网中。针对上述问题,首先分析了有源配电网故障电流的幅相关系,并在幅相平面中给出适用于有源配电网的制动区域。进而提出了一种提升保护性能的扇形制动区设计方法。在此基础上,考虑有源配电网常见的CT饱和情形,进一步引入二次电流的谐波含量比和基波幅值比构造辅助判据。最后提出了抗CT饱和的整体电流差动保护方案。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果证明,与常规差动保护判据相比,该方案在保证可靠性的前提下具有更高的灵敏度,且具有很强的抗CT饱和能力,能够满足有源配电网的需求。     

考虑不可测负荷分支接入的配电网自适应差动保护

为降低不可测负荷分支接入对配电网保护的影响,提出一种基于线路两侧电流相似性的差动保护方案。首先,分析了含不可测负荷分支的有源配电网在不同故障位置下线路两侧电流特征。在此基础上,利用欧式距离对线路两侧电流的相似性进行计算,以此实现制动系数随故障位置自适应地修改。利用PSCAD仿真软件对本方案进行验证,结果表明在不同容量的不可测负荷分支接入下,本文方案中的制动系数在区内故障时减小为0,区外故障时增大为0.87,确保电流差动保护能够正确动作,避免了不可测负荷分支对配电网保护的影响。     

考虑不可测T接负荷的配电网虚拟三端电流差动保护

采用电流差动保护可解决高比例分布式电源接入配电网引起的馈线保护问题。然而当馈线内存在不可测T接负荷分支时,差动保护只能利用被保护线路两端的数据构造判据,性能受到影响。为解决该问题,首先分析了不可测T接负荷对传统两端电流差动保护的影响。在此基础上,提出了一种虚拟三端电流差动保护方法。该方法将被保护线路内部的不可测T接分支等效为一个虚拟支路,利用故障前后线路两端的电压、电流数据估算该虚拟支路的电流相量,并与馈线两端的电流相量一起构成三端电流差动保护判据。仿真结果表明,该方法在无需T接负荷测量数据的前提下能够满足配电网在不同场景下的保护需求,相比传统的电流差动保护具有更高的可靠性与灵敏性。     

有源配电网电流差动保护应用技术探讨

有源配电网具有多电源、多分段、多分支、功率双向流动、弱馈等特征,传统三段式电流保护难以保证选择性和灵敏性,需要提供新的更有效的保护方法。基于该背景,将正序故障分量电流差动保护引入到有源配电网,探讨其应用原理与实现技术。针对不同的馈线结构,给出了适应性差动保护动作判据及门槛整定原则。针对配电网线路特点,提出并实现了基于故障信息的电流数据自同步方法。根据配电自动化通信体系最新进展,探讨了基于点对点对等通信实现差动保护数据交换的通信规约。基于智能配电终端平台,开发出正序故障分量电流差动保护样机并对其进行了综合测试,测试结果验证了所提保护方案的可行性。     

考虑逆变类分布式电源特性的有源配电网反时限电流差动保护

分析推导了有源配电网电流正序故障分量的分布特征,并基于正序故障分量提出了反时限电流差动保护方案。根据逆变类分布式电源(DG)故障后电流响应特征,建立了有源配电网正序故障分量复合序网,严格推导了保护区段两端电流正序故障分量计算表达式,定性分析了逆变类DG作用下区段两端电流正序故障分量的幅值和相位特征。以此为基础结合配电网特有的结构和参数特点,设计了反时限电流差动保护动作判据和整定方法。最后利用PSCAD建立有源配电网系统模型,对所提动作判据进行了仿真验证。结果表明,该保护方案可以有效区分电动机自起动过程和内部轻微故障,可以在保证对TA饱和足够制动能力的同时,提高保护灵敏度,且对有源配电网中DG出力随机性、馈线结构的多样性等具有较强的适应性。     

基于电流幅值关系与制动系数相配合的有源配电网差动保护方案

随着分布式电源在配电网中的接入量和渗透率的不断增加,传统的电流差动保护方案可能会出现灵敏性和选择性上的问题。该文首先分别从区内故障和区外故障对电流幅值故障特征进行数学分析,得出了馈线两端的电流幅值会在不同故障下出现较大差异,同时由于制动系数对电流差动保护的选择性和灵敏性起到决定性作用,基于此提出了一种基于故障电流幅值比与制动系数相配合的新型保护方案。最后通过理论分析证明及 Matlab/Simulink仿真验证可知,相比于传统的电流差动保护方案,该方案在保证选择性的前提下提升了灵敏性,工程实用性较高。     

基于补偿系数的有源配电网自适应电流差动保护

分布式电源的大规模接入使传统辐射型配电网的拓扑结构和故障特性发生了实质性的改变,给有源配电网的继电保护带来了严峻的挑战。为此研究了不同类型分布式电源的故障电流特征,深入分析了常规电流差动保护在幅相平面上的动作特性,归纳出几种常见的故障情形,并以此为基础提出了一种新型电流差动保护。该方案采用改造后的sigmoid函数构建补偿系数,可以根据两侧电流的幅值比决定补偿的程度,从而自适应的调整测量电流的幅值和相位。与常规差动保护相比,该方案能够适应有源配电网不同场景下的保护需求且具有更高的灵敏度。PSCAD/EMTDC平台的仿真实验验证了该保护方案的有效性和可靠性。     

面向含不可测分支配电线路不对称故障可靠辨识的负序电流比相保护判据

城市配电网的主动配电网特征日趋显著,含不可测分支结构的馈电线路大量增加。受上述特点影响,单端量保护性能显著降低。因此,对于特别重要的线路,亟待双端量保护来保证故障切除的可靠性和灵敏性。但是,分支电流的差动特性导致相量差动保护从原理上即不适用,而纵联距离保护和方向比较式纵联保护由于需要电压信息,在仅配置电流互感器的线路不具备实施条件。此外,电压和分支两因素的叠加使得上述保护的动作行为分析尤为困难。因此,有必要寻找新型纵联保护判据。该文充分考虑不可测分支的影响,提出了仅利用负序电流相位差这一不对称故障期间始终存在的故障分量来反映故障的思路,并构建了一种适用于这类配电网线路的负序电流比相判据。与现有含分支的幅值差动类保护相比,所提判据在安全性方面具有优势。在PSCAD/EMTDC中搭建10 kV配电网模型,设计多组仿真算例,对比验证了所提判据的有效性。     

基于幅值差动原理的低压配电网剩余电流保护方法

随着低压配电网规模的不断扩大,漏电故障及其保护问题日益突出。传统漏电保护方法需要多级配合,且灵敏度低、易误动,在分析低压配电线路单相漏电故障特征的基础上,提出一种基于幅值差动原理的低压配电网剩余电流保护方法,给出了该方法的实现流程并分析了其适应性。该方法适用于TT系统和TN-S系统,依托配电物联网平台实现,可以排除下游线路对地不平衡电容电流在正常运行时对剩余电流的影响,保护灵敏度高;不需要多级保护配合,动作速度快、可靠性高;不需要精确对时,实施方便。利用仿真验证了该方法的有效性。     

基于幅相关系的有源配电网多端差动保护方案

分布电源的大量接入使配电网从传统单向潮流的辐射状网络逐步转变为双向潮流的多端电源供电的配电网,出现了以T型接线为代表的多段线路.文章从多种类型分布式电源的故障特性入手,分析短路故障下有源配电网的多端电流的幅相关系,提出基于多端电流幅相关系的差动保护方案.保护方案包括启动判据和复合动作判据,启动判据兼具区分部分区外故障的...     

A d-axis based current differential protection scheme for an active distribution network

The emergence of distributed generators has changed the operational mode and fault characteristics of the distribu tion network, in a way which can severely influence protection. This paper proposes a d-axis-based current differential protection scheme. The d-axis current characteristics of inverter-interfaced distributed generators and synchronous generators are analyzed. The differential protection criterion using sampling values of the d-axis current component is then constructed. Compared to conventional phase-based current differential protection, the proposed protection reduces the number of required communication channels, and is suitable for distribution networks with inverter interfaced distributed generators with complex fault characteristics. Finally, a 10 kV active distribution network model is built in the PSCAD platform and protection prototypes are developed in RTDS. Superior sensitivity and fast speed are verified by simulation and RTDS-based tests.     

基于负序电流比的主动配电网断线故障保护方法

随着分布式电源(DG)的大规模接入和用电需求的提高,具有主动控制、协调、管理能力的主动配电网(ADN)成为电力系统的发展趋势.然而,断线故障大大降低了ADN的效益价值,严重威胁设备与人身安全.由于受DG及灵活可调拓扑影响,目前针对ADN断线故障的保护技术较为欠缺.为此,分析了 ADN的特征及其对断线故障保护的影响;解析...     

基于负序电流的主动配电网单相断线故障保护方法

随着分布式电源(DG)的接入以及主动配电网(ADN)的迅速发展,网络结构日趋复杂,断线故障频发,严重威胁设备与人身安全,影响电力系统稳定运行.由于受DG和可变拓扑的影响,ADN断线故障的识别面临较大的挑战,现有研究存在一定的空白,因此提出了一种基于负序电流的ADN单相断线故障保护方法.首先解析分析了DG上、下游发生单相...     

适用于含串补设备的输电线路电流差动保护新判据

串联电容补偿(即串补)设备应用到高压输电系统时增加了电流差动保护误动/拒动的可能性.针对于此,梳理了传统电流差动保护原理、构成及传统制动特性的不足之处.分析了串补设备对传统电流差动保护的影响,并提出了一种基于幅相特性的保护判据.该判据利用串补输电线路两端电流(或故障分量电流)的相角差及最小幅值比构成电流幅相平面,通过对...     

输电线路分相电流差动保护判据的研究

通过分析国内外现有电流差动保护判据的优缺点,提出了变向量窗配合高低门槛反时限出口的故障分量电流差动保护判据与全电流差动保护、故障分量电流差动保护、零序和负序电流差动保护判据分时段相互配合的自适应分相电流差动保护的综合判据,并对影响保护判据性能的电容电流、TA饱和、TA断线、弱馈等问题给出了解决方案。