双接入级联的分支网结构及其分布式故障自愈技术分析

分支网作为主干网的次级结构,其供电可靠性对于整个配电网络具有重要的基础作用。本文设计出一种双接入级联形式的分支网结构,作为配网规划与建设初期的一种过渡性方案,具备灵活多样的可扩展性,并且针对该网架结构提出了一种基于智能终端单元(STU)的分布式故障自愈技术方案,包含有单环网自愈与分段备自投双重化的恢复供电的功能,能够进一步增强配电网络的供电可靠性。在实时数字仿真系统(RTDS)平台上对该结构的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,快速进行故障区段定位与故障隔离,STU动作逻辑完全正确。     

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。     

馈线自动化自适应快速保护控制方案

对于复杂配电网络,传统的馈线自动化故障处理模式存在短时停电范围扩大、非故障区段供电恢复时间较长等问题。为此,面向智能配电网提出一种馈线自动化自适应快速保护控制方案。在配电线路的每个开关处装设智能终端单元(smart terminal unit,STU),STU内配置过电流元件,相邻STU之间通过光纤以太网互相连接。STU实时检测本地电流及开关状态,同时与相邻的STU相互发送有关信息。根据本地和下游线路的电流信息及开关状态信息,可迅速定位故障区段,实现故障的快速切除及非故障区域的供电恢复。网络重构后,利用各STU间的信息交互,所提方案能够重新确定STU之间的上下游关系,并据此选择保护定值,实现配网的自适应保护。仿真分析说明了所提快速保护控制方案的有效性和可行性。     

基于电流相位变化的有源配电网故障区段定位

随着配电网中分布式电源(DG)接入的日益增加,配电网结构由传统的单端电源系统逐渐转变为有源配电网,传统配电网保护已经不能满足配电网故障保护的需求。提出一种适用于有源配电网的故障区段定位方法,该方法利用同步相量测量装置(PMU)得到两端故障电流相角变化量,无需安装方向元件和互感器,降低了经济成本,计算快速简单,提升了配电网整体稳定化、快速性和自适应能力,具有广泛应用前景。     

基于配电网原故障定位方案的分布式电源准入容量研究

为解决由于分布式电源(distributed generation,DG)接入而导致的传统配电网故障区段定位方案不再适用的问题,提出一种通过限制DG接入容量,保证传统故障区段定位方案可用的方法。首先简述了传统故障区段定位方案以及DG故障电流的计算方法;然后分析了DG接入对传统配电网故障区段定位方案的影响,提出了保证原有故障区段定位方案适用时,系统电源提供的最小短路电流与DG提供的最大反向短路电流应满足的要求,因为两者均与DG的接入容量相关,所以上述要求相当于对DG的最大接入容量作出限制。算例表明,限制DG的接入容量,基于短路计算可设置合理的开关定值来区分系统电源提供的最小短路电流及DG提供的最大反向短路电流,保证传统的故障区段定位方案可用。与其他开关定值设置方法的对比表明,直接基于短路电流计算,会提高DG的接入容量或者馈线的供电长度。     

基于故障电流幅值比较的有源配电网故障定位方法

分析了分布式电源(DER)的短路电流特征和DER准入容量限制。通过分析有源配电网非故障区段与故障区段两侧开关短路电流的幅值关系,提出利用流过线路区段两侧的短路电流幅值比较进行有源配电网故障定位。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法在DER准入容量满足公共连接点处的电压变化量要求的情况下,可以实现有源配电网故障定位。     

基于正序阻抗比的有源配电网不对称短路故障区段定位方法

随着分布式电源(DG)大量接入配电网,传统配电网向有源配电网方向转变。然而,受DG随机性、多态性的影响,配电网故障类型多样、故障特征复杂多变,现有故障定位方法存在一定的局限性。因此,本文提出了一种基于正序阻抗比的有源配电网不对称短路故障定位方法。首先,分析了不对称短路故障下DG的输出特性,建立了逆变型DG故障等值模型,建立了各自不对称短路故障下有源配电网的等效电路,分别推导了DG上游故障与DG下游故障时DG输出电流的解析表达式;进而分析了DG上游故障与DG下游故障两种情况下的正序等效阻抗特征与差异,构建了新的配电网不对称故障定位特征量,提出了适用于DG接入的配电网不对称故障定位方法。理论和仿真分析表明,该方法不受不对称短路故障类型、DG功率变化、负荷大小的影响,能够准确定位故障区段,且原理简单、边界清晰、整定容易,具有较高的可靠性和适应性。     

智能配电网分布式拓扑识别与应用方法

为实现配电网中的分布式保护与控制,提出了一种基于智能终端单元(Smart Terminal Unit, STU)的分布式拓扑识别与应用方法。对于每个STU,在该方法中仅需为其配置与之关联的静态网络拓扑信息。在一定的拓扑识别规则下,通过与其他智能终端交换信息,各智能终端可以确定馈线支路集的边界终端以及边界终端之间的连接关系,形成动态网络拓扑信息,从而实现拓扑信息的识别与存储。以配电网故障自愈、分布式电源孤岛检测功能为例,介绍了在拓扑信息分布式存储情况下的拓扑应用方法。     

基于智能终端逐级查询的馈线拓扑识别方法

配电网中的智能终端(STU)要实现分布式控制需要知道馈线实时拓扑。依赖配电自动化主站给STU下发馈线实时拓扑的方式灵活性差,不利于实现自治性控制系统;为每一个STU人工配置关联馈线全局静态拓扑,通过STU获取关联馈线域内开关的实时状态信息建立馈线实时拓扑的方式配置工作量大;提出了一种STU自主识别馈线拓扑的方法,为每个STU配置局部拓扑信息,由STU通过逐级查询的方式获取馈线实时拓扑。以广域闭锁分布式电流保护为例,在有源配电网静态模拟系统上搭建了测试系统,证明了所提馈线拓扑识别方法的有效性。     

有源配电网中性点接地方式的选择问题

中性点接地方式选择是配电系统的基础问题,对于分布式电源(DG)大量接入的有源配电网,其接地方式将由主网和DG共同决定,单相接地故障电流和过电压等问题也将更为复杂,需要重新审视。文中给出了有源配电网中主网和DG接地方式可能的组合;针对DG并网、脱网不同运行状态以及接地故障后主网线路保护、孤岛保护等不同故障处理阶段,分析了可能面临的接地方式与故障电流、过电压等转变问题;提出了接地方式已确定的现有配电网中DG接地方式选择以及脱离现有配电网条件约束的有源配电网接地方式选择的基本思路,为有源配电网中性点接地方式技术的研究和应用作初步探讨。     

配电网站域式快速线路保护方案及其实现

为解决现有配电线路保护越级跳闸、动作时限长以及分布式电源(distributed generation, DG)并网后保护不适用等问题,提出了配电网站域式快速线路保护及其实现方案。首先,采用基于连接点路径搜索的拓扑模型解析方法,并构建基于单向邻接矩阵的拓扑描述模型,形成保护应用拓扑矩阵。然后,分析随机投退的多类型DG并网系统相间和接地短路时的故障特征,并提取故障定位有效信息,形成故障信息矩阵。综合保护应用拓扑和故障信息生成故障定位矩阵,提出故障定位判据。最后,设计开发保护成套装置,并利用已研制样机进行基于RTplus平台的试验。试验结果证明配电线路不同位置发生不同类型故障时保护出口时间不超过60 ms,目标终端接收到跳闸命令并控制相应断路器跳闸,保护速动性和选择性要求均能得到满足。     

含DG的智能配电网快速自愈技术研究

由于我国城镇配电网在建设之初并没有考虑到智能电网导致目前难以配置通信通道,且分布式电源接入配电网使传统的三段式过流保护难以适应拓扑的变化而失去判据.为解决这一问题,首先分析了正序分量控制策略下逆变型分布式电源的等值数学模型,然后结合对称分量法以相间短路为例分析了分布式电源对故障电流的影响.最后提出了一种适用于含分布式电...     

分布式电源接入对配网过电流保护的影响

分布式发电接入中低压配电网使传统配网成为有源配网,对继电保护提出了新的挑战。本文围绕有源配网继电保护问题展开研究,分析了有源配电网故障电流的特征以及DG接入对传统保护和安全自动装置运行的影响,并结合国内外主要的标准和技术规程,综述了当前主要的解决方案。最后以典型的辐射状配电网为算例,利用ETAP软件建立仿真模型,研究双馈风机接入配电网后潮流和短路电流的变化以及反时限保护的动作情况。结果表明,高渗透DG接入后,潮流双向流动,短路电流变化复杂,反时限保护较难满足要求,有必要利用微网技术,构建更为完善和智能的有源配网保护体系。     

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。     

三端柔性多状态开关运行控制与示范应用

分布式能源的广泛接入可能会导致诸如配电网电压越限和网络堵塞等多种问题。柔性多状态开关（flexible distribution multi-state switch, FDS）是一种调节能力强、控制灵活性高的新型电力电子设备,可以有效解决间歇性分布式电源（distributed generators, DGs）高比例接入所引起的一系列问题。三端柔性多状态开关可以更安全、可靠和快速地调节系统潮流,通过对有功功率和无功功率的快速、精准控制,进一步实现馈线之间的柔性互联,从而改善系统电压水平,提高供电可靠性。介绍了广东佛山柔性多状态开关示范工程的基本情况,提出含柔性多状态开关的配电网故障自愈控制策略,建立含柔性多状态开关的配电网运行优化和自愈控制的统一模型,并在示范工程实际算例上分析了柔性多状态开关对改善配电网运行状态的作用。结果表明,柔性多状态开关的应用可以有效地改善配电网电压分布,同时提高供电可靠性。     

基于电流相角突变量方向的有源配电网保护

随着分布式电源(DG)的大量接入,配电网的结构由传统的辐射型改变为多端电源系统。由于DG出力的随机性,传统的基于电流幅值的保护方案很难整定。通过研究故障前后电流相角的变化,得出了电流相角突变量方向与故障位置的关系,并由此提出一种新的电流纵联方向保护方案。由于该方案只利用电流信息,避免了安装电压互感器。对于规模巨大的配电网,具有经济性。由于只需传输判定结果,降低了对通信通道的要求。最后,通过仿真分析,对保护方案进行了验证。     

运用MAS的配电网保护和控制

随着信息设施的不断改善,大量的分布式发电机(DGs)将会接入配电网.为此,运用多代理技术提出了一个新的配电网保护方案.该方案中,各种不同的继电器被设计成继电器代理,区域内的继电器相互合作以定位和隔离故障.通过感知在继电器处的电流突然变化,来选择二元状态信号(电流的方向,幅值大小等)作为保护用信号.每个继电器同时利用同一...     

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。     

基于故障信息自同步的有源配电网纵联保护

随着分布式电源大量接入配电网,配电网结构变为多端电源网络,解决多端电源网络保护问题最行之有效的方法是纵联保护方案。但当前配电网硬件及通信水平无法满足纵联保护对线路两侧数据进行同步采样的要求。文中提出了故障信息自同步技术,故障时刻相对被保护线路两侧是同时的,以故障时刻为时间参考点,测量线路两侧基波电流故障时刻前后两相邻相同变化趋势峰值点的时间间隔变化,进而计算得到电流相位变化方向判定值,有效克服配电网难以同步采样的困难。基于故障信息自同步技术,文中提出了新型纵联保护方案,通过比较线路两侧电流相位变化方向判定值,即可判定故障位置。仿真验证了故障信息自同步技术的准确性,新型纵联保护方案具有良好的动作特性。