含分布式电源的配电网的故障保护问题的研究

当逆变型的分布式电源接入配电网后,不同故障点发生短路故障时,分布式电源的接入对短路故障电流产生影响。详细分析了当故障发生时原有的电流保护方案不能可靠动作切除故障的问题,逆变型的分布式电源接入使传统的自适应电流速断保护不能正确整定定值,保护方案失效,针对含IIDG接入的自适应电流速断保护方案做研究,分别分析两相短路故障和三相短路故障情况下自适应电流速断保护的正确整定定值,同时通过PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对该保护方案进行仿真研究,验证了该保护方案的有效性。     

含大容量分布式电源接入的配电网电流保护优化方案

大量的分布式电源接入配电网,改变了传统配电网单电源辐射型供电的形态,使得故障期间的电流特征发生改变,对传统的三段式电流保护产生不利影响,尤其是分布式电源的助增效应降低了阶段式电流保护的灵敏度。在考虑逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)控制策略的基础上,通过仿真分析得出了大容量IIDG接入配网会造成上游保护故障电流减小进而导致限时电流速断保护(Ⅱ段)及定时限过流保护(Ⅲ段)灵敏度降低甚至不足的结论。为解决此问题,提出了一种利用IIDG实时运行参数调整上级线路电流Ⅱ段及Ⅲ段保护定值的保护灵敏度提升方案。最后通过MATLAB编程结合PSCAD仿真,验证了该方案可以有效提高含IIDG接入点上游电流保护Ⅱ段及Ⅲ段的灵敏度,优化提升阶段式电流保护性能。     

含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护

对于含分布式电源（DG）尤其是逆变型分布式电源（IIDG）的配电系统,由于其电源出力的随机性,将导致传统电流保护的定值很难整定。针对这一问题,文中结合含IIDG配电系统故障时的特点,在已有自适应电流速断保护的基础上,对含IIDG配电系统的自适应电流速断保护进行了研究。分析结果表明,对于保护背侧接有IIDG的情况,在对某些参数重新定义后,仍可按照已有自适应整定表达式的形式对保护进行整定。该整定方法仍然能够根据系统当前运行方式和IIDG的出力情况自适应地调整定值,而且不用借助通信手段,与传统的电流速断保护相比,含IIDG配电系统的保护性能得到了很大改善。通过对一个10 kV配电系统的仿真分析,验证了该整定方法的正确性。     

含T接逆变型分布式电源配电网的纵联保护方案

针对逆变型分布式电源(IIDG) T接方式接入配电网后传统三段式电流保护难以适用的问题,提出了一种含T接逆变型分布式电源配电网的纵联保护方案。该方案讨论了在低电压穿越期间IIDG采用恒功率控制策略对故障输出的影响;通过定义复合差动阻抗并分析其在被保护馈线区内外故障的幅值差异,提出一种基于复合差动阻抗的含逆变电源T接配网的纵联保护原理;为消除该保护原理在三相金属性短路故障时的死区,引入T型电流差动保护作为辅助判据。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了含IIDG的10 k V配电网仿真模型,仿真结果验证了该方案的合理性与有效性。     

含高渗透率DG的配电网加速自适应电流速断保护

随着分布式发电技术的快速发展,配电系统中分布式电源(Distribution Generator,DG)的渗透率水平不断提高,由于多个DG的接入,将可能出现电流速断保护同时动作的情况,使保护的选择性受到影响。针对这一问题,结合含高渗透率DG的配电网系统故障时的特性,在已有自适应电流速断保护的基础上,分析故障时各点电压对保护的影响,提出了一种基于电压加速的自适应电流速断保护方案,提高了电流速断保护的选择性。通过对一个10 kV配电系统的仿真分析,验证了该整定方法的正确性。     

分布式电源接入配电网的快速保护方案研究

分析了分布式电源对配电网继电保护的影响.在此基础上,提出了分布式电源接入配电网的自适应电流速断保护方案.根据故障分量求解系统等效阻抗并判断故障类型.通过Matlab/Simulink仿真验证了保护方案的可行性.结果表明,此方案能快速可靠切除故障.     

IIDG低压穿越模型及其在配网故障分析中的应用

在我国并网规程对分布式电源低压穿越功能的要求下,为了实现逆变型分布式电源IIDG(inverter-inter-faced distributed generator)的最优工作效率,提出了基于无功电流支撑的低电压控制策略。通过增加电压跌落门槛值实现输出有功电流的优化,并分析了采用该策略时逆变型分布式电源的故障特性。在此基础上,建立了含IIDG的配电网短路计算模型。DIGSILENT仿真表明该低电压穿越策略在电压跌落时可实现IIDG的并网运行和最大的有功输出。含IIDG的配电网短路计算模型考虑了低压穿越策略,为大规模分布式电源并网的继电保护方案提供参考。     

考虑分布式电源接入的配电网电流保护配置及整定方案

分布式电源的故障电流具有非线性、间歇性的特点,给配电网中的传统三段式电流保护的整定与配合带来了挑战。针对该问题,文中分析了逆变型分布式电源的控制策略及故障特征,并结合正序故障附加网络提出了一种适用于含分布式电源配电网的电流保护整定方案。该方案利用自适应保护的思想设计了正序电流速断主保护,两侧过流继电器分别作为对侧末端故障时的近后备保护;最后,由定时限过电流保护作为全线路的远后备保护。基于PSCAD的仿真验证表明,所提方案在发生不同类型、不同位置的故障时均能可靠、准确地识别故障。     

风电接入配电网的自适应电流速断保护研究

分析了风电接入配电网对电流保护的影响,提出了自适应电流速断保护方案,并对其实现过程中的关键点进行了论述。RTDS试验结果表明,对于风电接入的配电网,自适应电流速断保护能适应系统运行方式和故障类型的变化,保护范围稳定,具有很好的适用性。     

含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护

针对大规模逆变型分布式电源接入配电网后对传统电流保护可靠性产生影响的问题,该文提出一种分区域电流保护方案。分析含逆变型分布式电源的配电网的故障特性,并将配电网线路划分为逆变型分布式电源的上游线路区域、下游线路区域和并网线路区域。针对上游线路区域的保护,提出一种自适应方向电流保护方案;下游线路区域则采用基于保护本地信息的自适应电流保护方案;并网线路区域考虑采用电流差动保护方案。通过算例系统进行仿真,验证了含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护方案的有效性。     

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.     

New protection scheme for internal faultof multi-microgrid

Multi-microgrids have many new characteristics, such as bi-directional power flow, flexible operation and variable fault current consisting of the different control strategy of inverter interfaced distributed generations (IIDGs), which all present challenges in multi-microgrid protection. In this paper, the current and voltage characteristics of different feeders are analyzed considering faults at different locations of the multi-microgrid. Based on the voltage and current distribution characteristics of the line parameters, a new protection scheme for the internal faults of multi-microgrids is proposed, which takes the change of phase difference and amplitude of measured bus admittances as the criterion. This proposed scheme has high sensitivity and reliability, is based on a simple principle, and can be easily adjusted. Simulation results using PSCAD/EMTDC verify the correctness and effectiveness of the protection scheme.     

基于故障分量的微电网保护适用性

微电网具有潮流双向流动、并网孤岛运行时故障电流差别大以及拓扑结构灵活多变的特点,给微电网的保护带来了很大的挑战。基于故障分量原理的保护相较于其余的保护方法具有明显的优势,但微电网中的大多数微电源经逆变器接入电网,其故障特性主要受控制策略影响,不同于传统的同步发电机,现有的故障分量分析方法已不再适用。因此,分析故障分量保护在含逆变型分布式电源(IIDG)的微电网中的适用性十分必要。文中主要针对IIDG在恒功率控制策略下的等效模型,建立含多个IIDG的微电网故障附加网络,比较同一母线上的故障线路与其余馈线的正序电流故障分量,从幅值和相位两个角度对故障分量原理进行了分析,并在PSCAD软件中对微电网模型进行了仿真,验证了分析的正确性。     

基于测量导纳变化的微电网群联络线保护方案

当多个相邻微电网之间通过低压配电线路互联互供时,则形成微电网群。微电网群内部联络线故障时,方向不定的网络潮流,易变的拓扑结构以及多样的逆变式分布式电源控制策略等因素,给微电网群的保护带来了挑战。文中根据微电网群系统故障前后线路电压和电流的分布特点,提出一种以母线测量导纳量变化量为判据的微电网群内部联络线保护新方案。该方案采用故障前后联络线两端测量导纳的幅值变化为初步判据,选出疑似故障线路,并结合疑似线路两侧导纳相角差的变化实现故障线路识别。该方法原理简单,易于整定,具有较高的灵敏度和可靠性。利用PSCAD/EMTDC进行算例验证,结果证实了该方案的正确性和可靠性。     

有源配电网分布式故障自愈方案与实现

大量分布式电源(DG)接入配电网,使传统的配电网保护与控制面临较大的困难。为解决有源配电网所面临的诸多问题,提出了一种基于智能终端单元(STU)的分布式故障自愈方案。该方案采用分相电流差动与故障电流幅值比较作为故障区段定位原理,能够适应于含有多种DG类型与不同DG渗透率的有源配电网。在负荷开关均为断路器的条件下,该方案能够实现快速故障区段定位、隔离和非故障区段的供电恢复。该方案充分考虑了与DG防孤岛保护及低电压穿越的配合与协调,各STU具备网络拓扑自动识别功能,能够根据网络拓扑的实时变化改变相关控制策略。最后利用所开发的STU装置,在实时数字仿真系统(RTDS)平台上对一个含DG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,故障自愈时间在1 s以内。     

适用于逆变型分布式电源T接的配电网线路纵联保护方案

针对逆变型分布式电源(IIDG)T接于配电网导致双端电流纵联差动保护难以适用的问题,提出一种基于线路端点正序电流的新型纵联保护方案。建立以并网点正序电压主导的IIDG压控电流源模型。根据线路本端保护测量所得正序电气量分别求解对端正序电流计算值。在此基础上,将同一端点测量值与计算值的相量差幅值作为保护动作量,并利用发生区、内外故障时保护动作量的差异形成故障识别判据。考虑计算误差及互感器传变误差对保护整定值的影响构建完整的保护方案。该方案在保护动作量计算过程中无须实时获取IIDG运行状态,仅在现有双端纵联通道内对线路两端的电气量进行通信即可准确识别区内、外故障,通信压力小。仿真结果表明所提保护方案可靠有效,受IIDG出力影响小且具备一定抗过渡电阻能力。     

自适应幅值比的有源配电网差动保护方案

分布式电源大量接入配电网,改变了传统配电网单侧电源结构,易导致配网线路中出现双向潮流、电压越限和潮流波动等问题.文章首先分析了基于恒定功率控制的逆变型分布式电源故障特性以及有源配电网故障特性,提出了具有自适应幅值比的有源配电网差动保护方案.利用端电流的相位差自适应调整保护方案的幅值约束条件:在区内发生故障时,可以减少制动范围,防止保护拒动;在区外发生故障时,则可以增加制动范围,防止保护误动.最后,在PSCAD中搭建相关仿真模型,对所提有源配电网保护方案进行验证,结果表明该保护方案具有良好的适应性.     

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。