基于光伏自适应注入量的配电网单相接地故障保护方法

随着配电网中分布式光伏发电渗透率不断升高,配电网单相接地故障对设备和人身安全以及电网稳定的影响日趋严峻。但是,由于光伏短路电流受限、故障行为受控、输出特性耦合造成配电网故障过程具有多态性,可能使得中性点小电流接地配电网单相故障选线准确度进一步降低。文中提出了基于光伏自适应注入附加特征信号的配电网单相接地故障保护方法。兼顾光伏低电压穿越要求、故障识别需求和设备安全,提出了光伏自适应特征频率电流注入策略,解析了配电网中特征频率电流的分布,分析了馈线的特征频率电流的幅值特征和相位特征,提出了基于特征频率电流特征的配电网单相接地故障选线保护方法。算例表明,所提出的方法能够准确实现不同故障位置,以及不同过渡电阻下含光伏配电网单相接地故障的故障选线。     

考虑光伏低电压穿越特性的交流微电网保护方法

微电网内部发生故障时,采用恒功率(PQ)控制的光伏电源会进入低电压穿越状态,导致微电网线路电流的相位发生改变,进而可能造成故障方向判别错误.因此,对光伏低电压穿越状态下输出电流相位进行分析,然后对母线上的故障电压分量和故障电流分量的相位特性进行分析,提出了一种基于3组正序电流相位比较的故障方向判别方法.PSCAD/EM...     

考虑IIDG低电压穿越时的微电网保护

逆变型分布式电源的故障特性主要取决于其控制策略,所以微电网的保护需要考虑逆变型分布式电源具体的控制策略。该文基于恒功率(PQ)控制的逆变型分布式电源在低电压穿越情况下的故障模型,给出其在不同电压降时输出的故障电流变化,并对微电网内部不同位置发生故障时同一母线上各馈线的电流特征进行分析,提出利用母线正序电压故障分量与各馈线正序电流故障分量的相位差来判定故障方向的保护原理。最后,通过PSCAD软件进行了算例仿真,结果证实了所述保护方案的正确性和可靠性。     

具有低电压穿越能力的光伏电源接入配电网方向元件新判据

具有低电压穿越能力的光伏电源与传统电源故障输出特性不同,其接入将影响配电网中传统功率方向元件的动作特性,使得传统功率方向元件不能正确判断故障方向。在研究具有低电压穿越能力的光伏电源接入配电网故障特性的基础上,得出了配电网保护正方向及反方向故障时流过保护的正序电流和保护安装处故障前电压的相位关系,以此为基础提出了一种基于正序故障电流和故障前电压相位信息的方向元件新原理。该原理保证了不同故障类型和故障位置条件下含光伏电源的配电网中方向元件动作的可靠性,同时避免了传统功率方向元件电压死区的问题。经仿真验证了该方向元件原理的有效性。     

计及光伏发电低电压穿越不确定性的主动配电网短路电流概率评估

光伏发电注入电网的短路电流由故障时并网点电压跌落和机组低电压穿越共同决定,而电网故障时光伏低电压穿越能力具有不确定性。该文分析光伏发电并网运行时,在不同端电压跌落下呈现的故障特性;考虑光伏低电压穿越能力的不确定性,用正态分布概率密度函数表征光伏发电脱网的随机特性,建立光伏发电低电压脱网的随机评估模型;进一步结合系统故障信息,基于蒙特卡洛模拟提出计及低电压穿越不确定性的主动配电网短路电流概率评估方法,通过光伏发电短路电流特性、低电压脱网评估模型与故障条件来确定系统短路电流概率分布。最后,通过13节点和50节点配电网算例对该文方法进行验证,该方法综合考虑配电网故障发生和光伏发电低电压脱网的随机因素,所得短路电流结果能准确反映系统的实际短路电流水平。     

一种含光伏电源的配电网电流保护的新方法

通过分析含有光伏电源的配电网的故障电流特征,找到了一种仅利用故障电流的正序分量进行故障定位的方法。首先利用无故障支路的正序故障电流分量模值较小,故障支路的故障电流正序分量模值最大,判断出故障馈线;然后利用故障电流正序分量的增量来对含光伏电源的馈线上的故障段进行判断。该方法能有效对含有光伏电源的配电网进行保护。     

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。     

基于故障分量的孤岛微电网保护

微电网孤岛运行时的故障特性与并网情况有所区别,且与微电源的控制策略紧密联系,因而需要对孤岛微电网的保护进行具体的研究。根据U/f控制及PQ控制微电源在故障穿越下的故障模型,分析了不同故障类型时的输出电流特性,并对微电网中不同线路故障时各母线及馈线的相位特征进行分析,提出利用母线正序电压故障分量和各馈线正序电流故障分量的相位特征实现故障定位的孤岛微电网保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,结果验证了该保护原理的正确性。     

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。     

含低电压穿越型光伏电源配电网自适应正序电流速断保护

在配电网发生故障的情况下,具有低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力的光伏电源(PV)的输出电流与PV容量、故障类型以及故障位置等因素密切相关,这给配电网电流保护的整定带来了很大困难。分析了PV的低电压穿越运行特性及控制策略,给出了含PV配电网的故障分析方法。并结合含PV配电网故障时短路电流的特点,分析了现有配电网自适应电流速断保护存在的问题,针对PV只输出正序电流这一特点,提出了一种适用于多个PV接入的配电网自适应正序电流速断保护。利用PSCAD建立了一个10 kV配电系统模型,仿真验证了该保护的正确性。     

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。     

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。     

计及LVRT光伏电站并网下方向元件动作区域计算

针对低电压穿越控制策略下的并网光伏电站会影响配电网传统方向元件的动作区域,提出适用于光伏电站并网的配电网系统方向元件动作区域计算方法。以故障时光伏电站输出特征为前提,对线路不同位置与不同故障类型下保护处正序电压与正序电流的相角关系进行分析,提出基于正序故障电流和正序故障电压相角差的方向元件动作区域。基于PSCAD搭建典型含光伏电站配电网模型,对各种故障类型及故障位置进行仿真验证,结果表明所提方法能有效判断故障方向,且不受故障类型与故障位置的影响。     

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。     

Microgrid Fault Detection Method Coordinated with a Sequence Component Current-Based Fault Control Strategy

The fault characteristics of microgrids are affected by the penetration of inverter-interfaced distributed generators (IIDGs). It makes conventional protection schemes no longer applicable. With different grid codes in different countries, IIDGs need to adopt different positive-sequence low-voltage ride-through (LVRT) control strategies during LVRT. Therefore, conventional protection schemes have to be modified according to the specific microgrid structure and the IIDGs'' LVRT strategy. In order to adapt to different grid codes, a sequence component current-based fault control strategy and a coordinated microgrid fault detection method are proposed in this paper. The fault control strategy of IIDGs comprehensively considers the coordination between voltage support and fault characteristics generation, where the sequence currents are controlled separately. The positive-sequence current control strategy aims at supporting the microgrid voltage, whereas the negative-sequence current control strategy aims at generating or enhancing specific fault characteristics. Based on the proposed fault control strategy, the grid-feeding IIDGs can be equivalent to current sources and generate or enhance the negative-sequence fault characteristics in the equivalent additional networks of negative-sequence components. The fault feeder can then be accurately located by analyzing the phase relationship between the negative-sequence fault components of voltage and current phasors. A coordinated microgrid fault detection method based on the fault control strategy of IIDGs is proposed. The proposed fault control method makes the fault component protection principle applicable to all types of faults under any operational modes of microgrids. Finally, the correctness and effectiveness of the proposed coordinated fault control and protection strategy are verified in PSCAD/EMTDC.     

含分布式电源的配电网方向过流保护

含分布式电源的配电网对继电保护装置的动作速度和保护范围提出了更高的要求。文章基于配电网电流正序分量相位的变化,提出一种方向过流保护方案,该方案首先利用故障前一周期和故障后一周期的电流正序分量相角差判定故障方向,然后通过比较三相电流绝对值间隔0.01 s差分后的最大值和最小值之差来判断故障相别。推导了故障方向判据,以10 kV馈线方向保护为例,说明了该保护方案的可靠性和灵敏度,并在双回配电系统中验证了该方案的有效性。     

光伏电站经柔性直流集电送出系统的低电压穿越协调控制策略

光伏电站经柔性直流集电送出系统在交流电网发生故障扰动时应该具备低电压穿越的能力。针对受端和送端交流电网发生故障扰动的情况,提出了一种不依靠通信的光伏电站与VSC-HVDC的低电压穿越协调控制策略。交流电网故障情况下,VSC-HVDC送、受端换流器可依据直流电压的变化量切换控制模式。送端换流器根据VSC-HVDC直流电压的变化量调节光伏电站出口的电压幅值,使光伏电站感受到电压变化并减小有功功率输出,从而迅速维持VSC-HVDC系统的功率传输平衡,提升系统故障穿越能力,而且可以实现直流电压的稳态无差控制。应用Matlab/Simulink仿真软件搭建了1000 MW光伏电站与VSC-HVDC系统的仿真模型,验证了所提协调控制策略的有效性。     

基于新型统一电能质量控制器的光伏电站故障穿越技术

近年来,光伏电站低电压穿越技术得到了快速发展,但受限于光伏并网系统电压检测速度影响,光伏电站故障穿越的快速性等问题亟需解决。文中提出一种适用于光伏电站故障穿越的的新型统一电能质量控制器(UPQC)接入结构及控制方法。该型UPQC能够在高电压故障时,通过补偿使光伏电站出口电压稳定在额定值,系统具备高电压穿越的能力,并兼有谐波补偿功能,有助于光伏电站快速响应电网电压波动情况,提升光伏电站故障穿越能力。UPQC可以配合光伏电站在低电压故障时输出无功功率,帮助光伏电站在指定的时间内发出电网需要的无功功率,并且能够在高电压故障时吸收电网无功功率,加速电网电压恢复过程,综合提升光伏电站穿越能力。最后,文中给出100 MW光伏电站运行仿真结果,验证了所提电力电子补偿系统的有效性和可行性。