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。     

基于正序电流故障分量的有源配电网纵联保护

分布式电源就地接入配电网改变了传统辐射状配电网的拓扑与故障特性,对常规的馈线电流保护带来了影响。对此,基于分析不同类型分布式电源在区内外故障时正序电流故障分量的特征差异,提出一种基于正序电流故障分量的有源配电网保护新方法。该方法利用馈线两端正序电流故障分量的幅值比作为动作量,利用正序电流故障分量的相位差构造具有自适应性的制动阈值,能够适应有源配电网在不同场景下的保护需求,且具有灵敏性高、不受负荷影响、耐受过渡电阻能力强等优点。最后,基于所提方法开发了具有保护功能的智能终端样机,动模实验与RTDS测试验证该方法的有效性。     

计及分布式光伏发电低电压穿越能力的主动配电网保护方法

针对高渗透率分布式光伏发电并网造成主动配电网原有保护无法适应的问题,提出计及分布式光伏发电低电压穿越能力的主动配电网保护方法。根据分布式光伏发电低电压穿越控制策略对其故障特性的影响,定性分析了光伏发电故障电流与并网点电压的相位关系,推导主动配电网各馈线电流正序故障分量特征,结合电压信息,提出基于母线故障前电压正序分量与各馈线正序电流故障分量相位比较的保护方法。最后利用PSCAD建立主动配电网系统模型,对所提方法进行仿真算例分析,结果表明该方法正确、有效。     

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。     

基于序分量的智能分布式配电网保护方案

为丰富智能分布式配电网保护原理,提出一种基于通信和序分量的智能分布式配电网保护方案.该方案以故障发生后存在的序分量为基础,借助于通信通道并利用母线序电压、出线序分量功率角和馈线序电流相位来定位故障,包括判定故障母线、选取故障出线和定位故障区间3个阶段.阐述了各个阶段保护的动作原理,给出了动作判据和保护整体动作框图,并利...     

基于故障分量虚拟阻抗的线路差动保护原理

针对传统纵联保护的不足,提出了一种基于故障分量虚拟阻抗的线路差动保护原理。考虑分布参数的影响,利用线路两端故障分量推导线路中任意点处的电压、电流故障序分量,并将二者之比定义为虚拟阻抗。取线路中点处各序的电流故障分量和虚拟阻抗构成保护判据,识别各种类型的故障。仿真结果表明,该判据能准确识别各种类型的故障,灵敏度和可靠性较高,且不受故障位置、过渡电阻、负荷电流、分布电容及信息同步的影响。     

基于阻抗幅值波动差异的新型参数识别方向元件

针对故障分量方向元件在大规模双馈风机并网不适用的问题,提出了基于正序阻抗幅值波动差异的新型参数识别方向元件。首先,将风电场正序阻抗波动量化,分析阻抗波动对正序故障分量方向元件影响,得到正序故障分量方向元件在风电场送出线路的拒动边界。其次,基于Prony算法结合带通滤波器提取工频量,分析送出线路风电侧正、反方向故障正序阻抗幅值变化特征。最后,引入去趋势波动分析(detrended fluctuation analysis, DFA)计算波动函数,构造新型参数识别方向元件动作判据,实现故障方向判别。仿真结果表明,提出的参数识别方向元件不受风电场运行工况、故障类型和系统振荡的影响。当过渡电阻达到100Ω时,仍能正确判别故障方向,具有较强的抗干扰性能,适用于含风电接入的弱馈型电力系统。     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

基于序故障分量的Sen变压器纵联保护研究

Sen变压器（Sen transformer, ST）是一种功能强大的电磁式统一潮流控制器。目前对于ST的研究多集中于其拓扑结构变种和模型建立等方面,而对ST的保护系统研究较少。作为一种电磁式潮流控制装置,ST存在传统变压器的励磁涌流、CT饱和等问题。另外,ST特有的补偿电压以及串联绕组饱和现象对其保护的可靠性有着更高的要求。为此,通过分析ST区内外故障时虚拟阻抗的特征差异,提出一种基于故障分量虚拟阻抗的ST保护方法。该方法基于ST两端序电压与序电流故障分量之比构造了虚拟阻抗作为动作量,利用故障前电气量构建了自适应制动阈值,并针对ST的空充过程进行了分析和修正。PSCAD/EMTDC和MATLAB仿真实验结果表明了该方法能够可靠快速地识别各类ST区内外故障,且不受励磁涌流、补偿绕组饱和以及CT饱和的影响。     

六相输电线路的纵联方向保护方案

在典型的六相输电系统中,半正序、半零序和半负序故障分量不受系统阻抗变化的影响。文中提出了基于上述3种故障序分量的方向保护判据,并且将其综合在一起,构成了一种适用于六相输电线路的纵联方向保护方案。该方案能够根据故障的特性自动选择方向判据,并且能够反映除六相短路以外的所有故障。补充正序突变量判据以后,该方案能够判别六相短路故障。EMTDC仿真结果表明,该纵联方向保护方案不受系统阻抗和故障点过渡电阻的影响,原理简单、可靠,动作速度快。     

基于序分量综合阻抗的母线保护原理

提出了母线正序故障分量综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的概念,通过分析母线区内、外故障时3种综合阻抗的特征,分别利用阻抗幅值和相角构成了基于正序故障分量综合阻抗、负序综合阻抗以及零序综合阻抗的母线保护原理。3种保护原理在母线区内、外故障时特征明显,判据简单、易整定,而且原理本身不受3/2断路器接线的母线区内故障汲出电流以及过渡电阻的影响。当母线区外故障电流互感器(TA)饱和时,利用各个序分量综合阻抗相角所构成的TA饱和识别判据能够可靠地将母线保护闭锁,从而避免保护误动;当母线区内发生故障有TA饱和时,保护性能不受影响,能够可靠地快速动作。基于正序故障分量综合阻抗的母线保护原理可以反映各种类型的母线故障,对于最严重的三相短路故障可以快速切除;基于负序、零序综合阻抗的母线保护原理则可以在故障后长期应用,不受系统振荡的影响,而且对于高阻接地故障依然能灵敏动作。3种保护原理可构成完整的母线保护方案。EMTP仿真结果验证了新原理的有效性和可行性。     

一种采用纵向阻抗的变压器保护算法

针对变压器差动保护需要通过二次谐波等算法来识别励磁涌流的问题,在纵向阻抗保护原理的基础上提出一种基于故障序分量的变压器保护算法。利用故障序分量纵向阻抗在内部故障小于变压器漏阻抗,在外部故障、空载合闸大于变压器漏阻抗的特点,算法能够可靠识别故障区域。在变压器空载合闸时依据输电系统中稳定的阻抗关系,可以有效抵御励磁涌流的影响,使得保护算法在空载合闸时可靠不动作。同时考虑区外故障电流互感器可能发生的各种饱和情况,算法能够正确识别故障区域,具有较强的抗干扰能力。通过在PSCAD中进行仿真试验,结果表明算法不受电流互感器饱和、励磁涌流的影响,具备较强的可靠性和抗干扰能力,拥有良好的工程应用前景。     

潮流转移过负荷识别新方案

为了解决现阶段保护减载的潮流转移过负荷识别环节在系统振荡时发生误判的问题,详细研究了系统振荡对潮流转移过负荷识别的影响,分析了过负荷、系统振荡和故障的特点,根据三者之间测量阻抗角、测量阻抗变化率、电流序分量及保护动作情况的差异,提出了潮流转移过负荷识别新方案。即在后备保护启动后,先根据电流序分量的特征和保护II段动作情况区分出故障,再利用测量阻抗变化率的特征,区分过负荷和系统振荡;或者先根据测量阻抗变化率的特征区分出系统振荡,再利用测量阻抗角的特征,区分过负荷和故障。算例分析结果表明,潮流转移过负荷识别新方案能够有效识别出过负荷,并可以防止系统振荡时的误判,证明了该方案的正确性和有效性。     

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。     

基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法

配电网中发生高阻接地故障时,短路电流小于传统过流保护的阈值,无法被常规保护装置检测和清除。若不及时消除短路电路,极易演化成严重故障。针对该问题,文中首先分析发生高阻接地故障时配电网的故障分量特征和基于母线处的正序电压故障分量与其相连接的各馈线正序电流故障分量的相位差特征,给出适用于配电网高阻接地故障检测的故障判据。然后,为解决配高阻接地故障检测过程中系统不平衡引起的一系列问题,制定了相应的故障检测启动判据。基于该故障检测判据和启动判据,制定基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立含架空线路的中压配电网模型,仿真结果验证了所提高阻接地故障检测方法的正确性。     

基于参数识别的并联电抗器保护

针对目前并联电抗器保护性能的不足,提出了基于参数识别的并联电抗器保护新原理,即通过求取参数 L和R,利用并联电抗器内、外部故障时的参数方向关系和阻抗幅值关系来判别故障方向。由于参数 L,R和系统频率无关,且该方法为解微分方程法,因此该方法从原理上不受系统频率变化、振荡等影响,且受非周期分量的影响相当小。动模实验验证表明,该方法能克服传统电抗器保护中存在的不足,尤其是能有效地解决在轻微匝间故障时存在的动作死区问题,用该方法实现的保护简单、可靠、动作迅速。     

适用于主动配电网的电流方向元件

分布式电源接入配电网以后,其结构单源辐射型网络转变为多源多方向网络,于是主动配电网在消纳分布式电源容量时方向信息采集成为必要,由于配电网广大节点没有安装电压互感器,传统功率方向元件不再适用。文中提出一种基于正序故障分量的电流方向元件,在无电压信息的情况下,利用电流正序故障分量和正序故障分量定义的基准量之间的相位差来判别故障方向,不仅适用于任何分支节点,而且不受负荷电流的影响。在PSCAD/EMTDC中仿真验证了方向元件动作的正确性。     

适用于半波长输电线路的快速方向纵联保护方法

基于工频故障分量和序分量的功率方向元件利用背侧阻抗特征可以准确识别线路正、反向故障,但由于半波长输电线路波过程的折反射时间很长,因此常规方向元件在保护启动后无法快速、准确判别反向故障。为此,提出了一种适用于半波长输电线路的新型故障分量方向保护方法。该方法利用半波长输电线路反向故障初期电压相间差故障分量和电流相间差故障分量的幅值相位关系,在线路两端分别计算反向识别系数;通过反向识别系数的大小来实现反向故障的识别。同时,采用工频故障分量方向元件和负序方向元件作为判定正向故障的辅助判据,与新方法一起构成了半波长输电线路快速方向纵联保护方案。该方案采用基于反向识别系数的快速动作逻辑,利用保护对反向故障的快速识别实现区内故障的快速动作。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法可以准确识别线路正向故障和反向故障,实现半波长输电线路全线速动。     

基于自适应制动补偿系数的有源配电网电流纵联差动保护

为了解决传统的三段式电流保护难以适用于有源配电网的问题,通过分析含不同类型分布式电源的配电网正序电流故障分量在区内外故障时的幅相特征差异,提出一种基于自适应制动补偿系数的电流纵联差动保护新方法。该方法采用改造后的e指数函数构建制动补偿系数,根据线路两侧正序电流故障分量的相位差和幅值比自适应决定补偿制动电流的程度。为有效应对不可测负荷分支给保护可靠性带来的消极影响,利用比幅式方向阻抗继电器的动作方程构造辅助判据。仿真结果表明,与传统电流纵联差动保护相比,该方法能够满足各种故障场景下有源配电网的保护需求,且灵敏度高,可靠性、耐受过渡电阻能力和抗时间同步误差能力强。     

适应于双馈风电场的改进故障序分量选相方法

分析了应用于双馈风电场的故障序分量选相元件的动作特性,指出受双馈感应风机特有暂态特性的影响,故障网络中双馈风电场的正、负序等效阻抗差异很大,引起故障序分量选相元件动作性能的恶化。提出一种基于故障序电压补偿的改进故障序分量选相方法,该方法通过对双馈风电场正、负序等效阻抗的实时检测自适应修正阻抗差异对选相结果的影响,改善了传统故障序分量选相元件的动作性能,并通过仿真验证了所提方案的有效性。