含逆变型分布式电源配电网的自适应保护方案研究

针对目前应用广泛的逆变型分布式电源(IIDG),分析了IIDG并网后对原配电网保护带来的影响。为克服其并网后的影响,对原有的保护公式进行了重新整定。通过检测负序、零序故障分量的有无进行故障类型判断;上游保护依据保护安装处电流、电压的正序分量关系进行整定;下游保护按躲过最大短路电流进行整定,形成一套适用于不同故障位置及故障类型完备的保护方案。最后基于PSCAD搭建10 kV含IIDG配电网模型,验证了改进后保护方案的可靠性。     

含光伏电源配电网的自适应距离保护

含光伏电源(PV)的配电网,因光伏电源的短路电流特性造成距离保护分支系数的不确定性,进而导致保护的拒动或误动。针对该问题,根据故障时的复序网络提出基于保护安装处的正序和负序电流的自适应分支系数计算,并以此为基础确立了距离保护Ⅱ段阻抗整定值。以某地区配电网为例通过PSCAD/EMTDC加以仿真,证明了在单相接地故障及相间短路故障情况下该整定方法的准确性与方便性。     

基于故障分量正序、负序和零序综合阻抗的线路纵联保护新原理

提出了故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的概念。发生区外故障时,故障分量正序综合阻抗等于线路正序容抗,负序综合阻抗等于线路负序容抗,零序综合阻抗等于线路零序容抗,数值较大;被保护线路上发生区内故障时,故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗分别反映系统和线路的正序、负序和零序阻抗,数值较小。根据该特征,可以区分线路上是否发生故障,据此提出了基于故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的纵联线路保护原理,不需对电容电流进行补偿,灵敏度高,不受过渡电阻的影响,整定原则明确,定值裕度大。     

考虑双馈异步风机特性的自适应接地距离保护

研究风电场故障特性对继电保护的影响。针对双馈异步风机投入撬棒电阻后正序阻抗和负序阻抗不相等的特征,分析了传统接地距离保护I、II、III段在保护安装处所测量到的阻抗与实际阻抗的异同。若利用传统整定原则来整定接地距离保护II段,保护可能拒动。根据接地故障时的测量阻抗,提出了考虑双馈异步风机特性的自适应接地距离保护II段的整定方法。该方法在线计算自适应分支系数,使保护安装处的测量阻抗更为准确地反映保护安装处到故障点的距离。利用DIg SILENT仿真软件搭建含风机的线路模型进行仿真分析,验证了自适应接地距离保护的灵敏性,同时该保护的可靠性得到有效提高,且不失选择性。     

含PV配电网的自适应正序电压保护

为了解决接入配电网的大容量光伏电源因短路故障而退出运行导致的电压波动问题,现有光伏电源需具备低电压穿越的能力。带有低电压穿越控制的光伏电源有三种输出特性,在电压跌落比较严重时仅输出无功电流以提供电压支撑,这使得其接入配电网后故障电流大小和方向多变,保护方案比较难配置。提出一种基于本地信息的自适应正序电压保护方案,该方案通过测量保护安装处正、负序电流以及负序电压完成保护Ⅰ、Ⅱ段的整定,并与保护安装处实时测得的正序电压幅值进行比较构成保护,可以用于对两相短路、三相短路以及两相接地短路的保护,实现保护线路的全长。最后,基于在PSCAD中搭建的含光伏电源10 k V配电网仿真模型,对保护方案进行了仿真验证,证明了其有效性。     

DG容量对配电网电流保护的影响及对策研究

含DG的配电网线路在发生短路故障时,分布式电源的注入电流可能会影响流过该线路保护装置的短路电流,导致保护误动或拒动,因此需要根据电流保护分析DG的准入容量问题。分析了分布式电源并入配电网后,在线路不同位置发生短路故障时,DG对短路电流产生的助增、汲流和反方向电流影响,并推导出含DG的配电网短路电流计算公式。在此基础上,求出DG为不同容量时,流过保护的短路电流变化曲线。并根据配电网电流保护整定值,求出保证保护正确动作的DG最大准入容量。     

DG容量对配电网电流保护的影响及对策研究

含DG的配电网线路在发生短路故障时,分布式电源的注入电流可能会影响流过该线路保护装置的短路电流,导致保护误动或拒动,因此需要根据电流保护分析DG的准入容量问题.分析了分布式电源并入配电网后,在线路不同位置发生短路故障时,DG对短路电流产生的助增、汲流和反方向电流影响,并推导出含DG的配电网短路电流计算公式.在此基础上,求出DG为不同容量时,流过保护的短路电流变化曲线.并根据配电网电流保护整定值,求出保证保护正确动作的DG最大准入容量.     

基于超导故障限流器的多级馈线电流保护新方案

随着配网规模的快速发展,配电网线路呈现线路短、节点多的情形,进而导致短路电流差异较小,传统电流保护方案配合困难以及故障切除时间延长。为解决上述问题,首先梳理多级馈线保护存在的问题,对多级馈线长短混联线路保护配置与整定方案进行分析,进而提出了一种基于超导故障限流器的电流保护新方案。该保护方案利用故障限流器的快速投入与限流特性实现上下游线路短路电流差异化。基于此,构建新的保护定值整定原则,缩短故障切除时间。利用PSCAD搭建多级馈线配电网模型进行仿真验证。结果表明：所提保护方案能够解决传统电流保护定值配合失效与保护动作时间过长等问题。     

配电网反时限过电流保护优化整定方法

提出一种含分布式电源的配电网反时限过电流保护优化整定方法。以配电网主保护与后备保护的总动作时间最小为目标函数,考虑保护选择性要求等约束条件,建立保护优化整定的数学模型;通过设置动态参数并引入最优解权重改进和声搜索算法,提高算法收敛速度和获取全局最优解的能力。利用改进的和声搜索算法求解模型。优化整定参数基于配电网各故障点的短路电流获得,在计算短路电流时考虑分布式电源对短路电流的贡献,使优化整定结果适用于含分布式电源的配电网。对两相、三相短路故障分别进行保护离线优化整定,实时根据故障类型自动选择优化整定参数,克服保护易受故障类型影响的缺陷。仿真结果表明,所提方法可有效提高有源配电网反时限过电流保护的选择性和速动性。     

分布式电源对配电网电流保护的影响

分布式电源(DG)接入配电网后,改变了原有网络的短路电流流向,会导致原有馈线保护出现灵敏度降低、拒动、误动等问题.本文分析了配电网常用的三段式电流保护工作原理和整定原则,在此基础上分析了分布式电源对配电网电流保护运行影响。通过MATLAB仿真分布式电源并入配电网后在线路后,DG容量发生变化时发生三相短路故障对短路电流保护的影响,仿真结果验证了理论分析的可行性。     

风场及其送出线保护配置与整定研究

现有风场及其送出线保护多从保障风机或各元件自身安全角度进行简单配置整定,可能存在保护范围不明确,选择性和灵敏性未进行系统校验等问题。结合风电故障特征,给出了风电场提供故障电流最大值的简化计算公式,提出了兼顾风机安全与系统可靠性的风场及送出线保护配置与整定原则。并以吉林某风场为例,尝试给出了风机、箱变、集电线、母线、主变在内的风场及其送出线保护的配置原则,定量化校验了集电线路电流保护配置与整定的合理性。     

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。     

小电阻接地系统接地故障反时限零序过电流保护

现有的小电阻接地系统接地保护主要采用定时限零序过电流保护,定值较高,高阻接地时容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地配电网单相接地故障零序电流分布特征的基础上,提出一种改进的反时限零序过电流保护方法。通过各条出线保护间的横向配合,可使保护的启动电流定值无须躲过本线路的最大对地电容电流,显著降低了其启动门槛值,提高了高阻接地故障保护能力。通过MATLAB仿真验证了提出的反时限零序过电流保护的速动性和可靠性。     

配电站经济运行方式下备用变压器自动投切原理及影响分析

对配电变压器低压侧互联以降低配电网损耗的经济运行方式进行了研究。分析了配电站采用经济运行方式时负荷切换的原理,提出了基于损耗最小原理的负荷切换点选取原则并给出了低压侧备用电源自动投切装置的工作原理和动作逻辑。重点对三相变压器的空载合闸及有载合闸暂态过程进行数学建模,并采用Matlab仿真计算与实际分析相结合的方法,分析了三相配电变压器在切换过程中产生的空载合闸励磁涌流以及有载合闸冲击电流。结合配电变压器电流速断保护和反时限过流保护的整定原则,分析了励磁涌流和冲击电流对变压器继电保护动作特性及参数整定的影响,验证了变压器低压侧互联的经济运行方式下的供电可靠性。     

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。     

中性点直接接地电网的自适应零序电流速断保护

为了尽可能减小线路零序电流速断保护的保护范围受系统运行方式变化等因素的影响,提出了一种自适应零序电流速断保护的实现方法。该方法假设输电线路两侧的保护之间具有通信通道,系统发生短路时线路两侧的保护能够实时计算出系统等值阻抗并经通信通道实时传送给对侧的保护,两侧的保护装置可根据短路类型实时调整零序电流速断保护的动作整定值。通过计算不同接地短路类型时零序电流速断保护灵敏度的公式,表明零序电流速断保护的保护范围不仅受系统运行方式变化的影响,还受接地短路类型的影响。仿真计算结果表明,文章提出的自适应式零序电流速断保护的实现方法可有效减小系统运行方式变化及短路类型不同对保护范围的影响,使保护的性能大大提高。     

风电场接入对配电网继电保护的影响与对策

风电场的接入改变了配电网的短路电流分布,必须调整现有的配电网保护才能保证发生短路时保护能正确切除故障。文章研究风电场接入后对配电网继电保护的影响,分析异步风力发电机的短路电流,讨论定子故障电流的构成和各分量衰减时间常数的计算及其衰减规律。在此基础上提出了自适应电流速断保护方案,有效解决了风电场接入后原配电网保护可能出现的误动、拒动问题,提高了保护动作的可靠性。     

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。     

风电场接入系统继电保护配置方案研究

针对目前风电场接入系统的继电保护设计方案中普遍将风电场作为负荷端的问题,首先介绍风力发电机自身配置的多种保护,根据风电场人工短路试验数据及风电场送出线路实际故障数据。结合国内外学者对风力发电机研究的理论成果,分析了风电场接人系统后对电网继电保护产生的影响,提出了风电场接人系统升压变电站、送出线路的继电保护配置方案。     

基于双馈风机短路特性的风电场集电线路继电保护整定方法研究

目前的定值整定工作中往往将风电场作为负荷或常规电源进行分析计算,已经导致了多起事故,因此深入研究风电场的故障特征以及对系统继电保护的影响显得非常重要。首先,在双馈风机短路等值参数模型的基础上,研究了风机短路特性对集电线路保护的影响和集电线路继电保护整定值整定方法。其次,充分考虑了风机短路故障电流的影响,并提出了一套完整的集电线路系统继电保护定值整定方法。该方法分析了三相短路和两相短路的短路电流,提出了集电线路相间过电流保护和汇集线接地故障的零序电流保护的整定原则和计算过程。该策略避免了风机发生故障时产生的过电流对下游集电线路继电保护装置造成冲击和误动,目前已经在实际风电场得到了应用,验证了该方法的有效性。