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。     

考虑分布式电源稳定助增效应的电压修正反时限过电流保护方案

为解决由于分布式电源(distributed generation,DG)助增效应导致传统保护方案难以同时满足选择性和灵敏性要求的难题,从理论上揭示DG接入前后反时限过电流保护动作行为特性随故障点位置移动的变化规律,分析DG接入对反时限过电流保护性能造成的影响,提出一种具有高灵敏性的电压修正反时限过电流(voltage correction based inverse-time overcurrent,VCITO)保护方案,利用故障下电网电压的自然分布与测量电压随故障位置移动的变化规律,构造电压修正因子与电压梯度指数对反时限特性曲线进行修正。VCITO保护方案基于保护本地信息整定动作时间,在确保保护选择性的同时实现速动性最优化。利用PSCAD/EMTDC建立典型35k V含DG电网模型对VCITO保护方案进行验证,仿真结果表明该方案能有效解决传统反时限过电流保护在DG接入场景中存在的选择性失配与速动性弱化问题,且具有较强的灵敏性。     

基于动作时限曲线拟合思想的含DG型配电网后备保护新方法

分布式电源(distributed generation,DG)的接入可能会改变电力系统的短路电流特性,从而影响到反时限过流保护的选择性和配合关系。为此,提出一种基于动作时限曲线拟合思想的含DG型配电网后备保护新方法。从配电网主保护和后备保护的动作时间差入手,建立曲线拟合模型,并运用梯度下降法对反时限过流保护的动作时限曲线进行优化。通过在优化整定计算中考虑保护的选择性以及DG接入所带来的影响,使优化参数适用于配电网中各分段位置。然后,在配电网中设置两相、三相短路故障,并根据故障位置、类型进行整定参数再调整,最终得到参数的全局最优解。基于PSCAD/EMTDC仿真软件进行仿真分析,验证了所提方法的有效性和实用性。     

微电网多层级协同反时限保护方案

微电网由大量分布式电源组成,且具有灵活、复杂的运行方式,传统配电网保护难以满足其对可靠性与稳定性的要求.基于微电网的拓扑结构和故障特性,该文设计并提出微电网多层级协同反时限保护方案.该方案将微电网保护区域按故障影响扩散分为中心层、区域层和系统层,提出基于正序电流相量的反时限差动电流保护,通过差动电流确定故障线路分段,并利用差动电流的反时限特性计算保护动作时间,按故障严重程度确定动作时间,以此为基础,研究微电网多层级协同保护算法.为降低非周期分量对保护相量的影响,提出反时限差动电流保护的相量计算改进算法.该文所提保护方案实现了多层级协同配合切除故障,提高了微电网保护的故障区域判别与快速动作能力,且在并网和孤岛两种运行方式具有自适应配置能力.利用PSCAD/EMTDC进行仿真分析,验证了保护方案的有效性和可靠性.     

改进的配电网反时限过电流保护

配电网反时限过电流保护的动作特性与保护配合会受到接入的分布式电源影响。分析了反时限过电流保护的动作特性,在此基础上提出了基于通信的反时限过电流保护方案,该保护方案借助通信信道将分布式电源支路的故障助增电流数据发送至上级线路保护,改善了保护间的配合特性。在反时限动作方程中引入低电压加速因子构成低电压加速反时限过电流保护,改进了动作方程中时间常数的整定方法,在保证上下级保护配合特性的同时加速了保护的动作时间。PSCAD仿真结果验证了所提反时限过电流保护方案的有效性。     

基于阻抗修正的反时限过流保护新方案

反时限过流(Inverse-Time Overcurrent, ITOC)保护因其动作时间能跟随故障电流大小变化而变化的特性在中低压配电网中广泛应用。根据反时限过流保护的整定原则,其动作速度易受系统运行方式、故障类型及线路级数影响。另外,分布式电源(DistributedGeneration, DG)的广泛接入也对反时限过电流保护的选择性和速动性带来不利影响。针对上述问题,首先阐述了反时限保护的基本原理及其存在的动作延时过长的问题,并分析了DG接入对反时限过流保护的影响。根据不同位置故障情况下测量阻抗的变化特征,提出了一种基于阻抗修正的反时限过流(Impedance Correction Based Inverse-Time Overcurrent, ICITOC)保护新方案。该方案采用测量阻抗百分比及阻抗修正指数对反时限特性曲线进行修正,可在保证上下级保护配合关系的前提下,最大程度加快保护的动作速度。理论分析和基于PSCAD的仿真结果验证了所提反时限过流保护新方案的正确性及有效性。     

发电厂继电保护中IEC反时限特性级差配合的整定计算方法

在发电厂继电保护中反时限继电器可根据故障电流的大小自动选择延时动作时间,从而起到阶段过流保护作用,节省保护配置成本。本文针对发电厂中厂用电系统的不同反时限继电器配置不统一,从而对整定计算造成配合困难的不足,提出适用于不同IEC反时限特性的整定方法。首先,比较不同IEC反时限特性的性能;然后,考虑发电厂上下级之间级差配合要求,提出定时限与反时限保护的配合曲线;最后,某百万机组厂用电继电保护中反时限配合PSO优化整定案例表明,本文所提方法能够满足级差配合要求。     

应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案

变电站二次直流失电会导致本站继电保护装置等设备失去供电电源而无法动作,本站出线发生故障时需要依靠上级变电站的远后备保护进行切除。针对变电站二次直流失电情况下超高压输电线路发生相间短路故障时保护远后备灵敏度不足的问题,提出了一种应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。首先,根据超高压电网相间故障时负序电流的自然分布特性,探讨了反时限负序过流保护的远后备应用可行性和相间距离保护的补充特性,确定了相间故障远后备保护的构成思路。接着,研究了助增系数和负序电流对反时限负序过流保护整定时间定值的影响,讨论了临界助增系数的确定方法和反时限负序过流保护的时间定值整定方法。然后,提出了反时限负序过流保护为主、相间距离保护为辅的应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。最后,以IEEE 39节点系统和某实际500 kV电网作为仿真算例,对所提方案的有效性进行验证。     

小电流接地系统自适应单相接地保护方案

针对国内外在小电流接地系统中单相接地保护方法,提出了一种新的基于零序电流补偿的零序过电压保护方案,其基本保护采用零序过电压保护,动作时间采用反时限特性:在分析接地故障零序暂态电流分布特点的基础上,利用线路的零序电流暂态有效值与一个可整定的补偿电抗相乘,形成补偿电压,并与零序电压幅值合成复合补偿电压,利用该电压对基本的反时限动作特性曲线进行修正,实现选择性保护。仿真实验验证了算法的有效性。     

考虑逆变型DG故障穿越的交流微网反时限保护

由于分布式电源（DG）提供的故障电流水平很低,传统的过流保护方案不再适用于微网故障检测。基于测量阻抗变化的保护方案因其较高的灵敏性和适应性,可作为交流微网的保护方案。但是,现有的此类方案未考虑逆变类DG(IIDG)的故障穿越要求,且动作性能易受过渡电阻的影响。为此,提出了一种新的交流微网反时限距离（ITD）保护。新方案利用反时限动作特性方程设定保护动作时间,可同时满足IIDG故障穿越和馈线保护选择性的要求。针对过渡电阻和分支馈入的影响,提出了利用相邻保护装置交互信息以提高ITD保护性能的方法。利用Matlab/Simulink进行时域仿真,仿真结果验证了所提方案的有效性。     

基于复合故障补偿因子的微电网反时限电流保护方法

为了解决逆变型分布式能源(Distributed Generator, DG)对微电网保护速动性和协调性的影响,提出了一种基于复合故障补偿因子和天牛须搜索(Beetle Antenna Search, BAS)算法的改进反时限微电网电流保护方法。首先,通过分析故障时保护安装处的电压分布特性,并结合测量阻抗特征构建复合故障补偿因子,以解决反时限过电流保护由于短路电流变化引起的动作延时问题,提高保护速动性。同时,为了解决DG接入、微电网运行方式改变等因素引起的微电网保护协调问题,利用BAS算法对改进反时限电流保护的参数进行优化,以保证相邻保护的协调配合。最后,在DIgSILENT/PF软件中建立微电网仿真模型,以验证改进方法的有效性。仿真结果表明,与传统反时限过电流保护相比,改进保护方法在速动性方面明显提升,且在微电网不同运行模式、故障条件下均满足协调性要求。     

线路和变压器零序反时限保护及其整定配合

从事故分析的角度出发,在全网需设置高阻接地故障保护前提下,提出线路保护、主变压器保护均需配置零序反时限过流保护,并且500kV和220kV电压等级都可采用此配置。同时探讨其整定配合问题,提出了零序反时限曲线中时间常数的选取方法。实时数字仿真器（RTDS）试验用电网实例验证了采用零序反时限过流保护的静态和动态特性。     

基于低电压的反时限微网保护方案

针对由逆变型分布式电源组成的微网,在低电压保护的基础上,利用距离保护的一部分思想,提出了低电压反时限微网保护方案。对比传统的保护方案,在不同短路故障情况下,对保护原理和动作特性、保护之间的配合进行了研究,并研究分析含有直接接地的旋转式微源的微网,以及过渡电阻等特殊问题对于低电压反时限保护方案的影响,并提出改进建议。在MATLAB/Simulink环境下建立了含有不同控制方式的分布式电源的微网模型,并在此基础上对保护方案进行仿真验证,仿真结果表明该方案在微网并网和孤岛条件下,均有良好的动作性,而且具有较快的切除故障能力,并有一定程度的抗过渡电阻能力。     

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。     

A selective single-phase-to-ground fault protection for neutral un-effectively grounded systems

Single-phase-to-ground faults are the most frequent faults likely to occur in power distribution networks. As for a neutral un-effectively grounded system (NUGS), the low fault current is very common in the case of occurrence of a single-phase earth fault, leading to hard identification of the faulty feeder. In conventional way, this target can be possibly achieved by the comparison of the polarities, magnitudes, or the phase angles of the zero-sequence currents of all feeders connected to the same busbar. However, it becomes a difficult task to implement this functionality into the protection of feeder. In this paper, a novel single-phase-to-ground fault protection for NUGS is put forward. Different from conventional centralized-comparison protection, this protection can detect single-phase-to-ground fault on the feeder individually, and can be realized on FTU (Feeder Terminal Unit). It is based on the measurement of the zero-sequence voltage and zero-sequence current. The tripping strategy follows the characteristic of the modified inverse-time delay curve. By means of analyzing the characteristics of the zero-sequence transient currents, it is disclosed that the magnitude of the zero-sequence current of the faulty feeder should be greater than that of any sound feeder. Then a composite compensated voltage is formed based on the zero-sequence voltage and zero-sequence current to evaluate a revising factor for every feeder respectively. Using this revising factor to modify the identical standard inverse-time delay curve adopted by all the feeder zero-sequence overvoltage protections, the tripping time of the zero-sequence overvoltage protections of all feeders will differ from each other. In this case, the selectivity of the protection can be guaranteed. This proposed algorithm is validated with the EMTP simulation tests.     

一种改进型配网自适应过流保护方法

在DG构成的配电网系统中,通常采用电流保护作为配网的主保护。其中电流保护的整定值为定值,随着DG的接入,配电网结构发生变化,DG并入位置不同会带来故障点无法准确判定的问题。针对此问题,提出了一种基于通信的故障定位方案,具体是引入方向元件并建立信息传递通道检测电流流向来准确判定故障点位置。由于DG接入容量的不同和故障前后DG所发出电流数值变化,造成配网原有电流保护失配。针对此问题,提出一种改进型自适应过流保护算法,具体是通过检测故障电流正、负序含量,确定故障类型,采用不同的整定值,使得电流保护的整定值时刻变化,增强保护动作可靠性。将上述策略通过PCSAD/EMTDC仿真和动模实验室搭建实验模型来验证所提方案可以有效提高DG并网带来的保护动作准确性能。     

A novel neural network and backtracking based protection coordination scheme for distribution system with distributed generation

With the increased installation of renewable energy based distributed generations (DGs) in distribution systems, it brings about a change in the fault current level of the system and causes many problems in the current protection system. Hence, effective protection schemes are required to ensure safe and selective protection relay coordination in the power distribution system with DG units. In this paper, a novel adaptive protection scheme is proposed by integrating fault location with protection relay coordination strategies. An automated fault location method is developed using a two stage radial basis function neural network (RBFNN) in which the first RBFNN determines the fault distance from each source while the second RBFNN identifies the exact faulty line. After identifying the exact faulty line, then protection relay coordination is implemented. A new protection coordination strategy using the backtracking algorithm is proposed in which it considers the main protection algorithm to coordinate the operating states of relays so as to isolate the faulty line. Then a backup protection algorithm is considered to complete the protection coordination scheme for isolating the malfunction relays of the main protection system. Several case studies have been used to validate the accuracy of the proposed adaptive protection schemes. The results illustrate that the adaptive protection scheme is able to accurately identify faulty line and coordinate the relays in a power distribution system with DG units. The developed adaptive protection scheme is useful for assisting power engineers in performing service restoration quickly so as to decrease the total down time during faults.     

超高压电网反时限零序过流保护简化整定方法

随着国内超高压电网中传统四段式定时限零序电流保护的整定配合越来越困难,反时限零序过流保护作为后备保护逐渐得到应用。但目前其定值整定多依赖工程经验,缺乏理论支撑,给实际应用带来诸多限制。为此,首先结合超高压电网变电站装设接地变压器的结构特点,分析了零序网络电流的自然差异分布特性,给出了简化整定的理论基础。然后提出采用全网统一定值整定原则的反时限零序过流保护简化整定方法。最后通过理论分析说明了简化整定后仍可保证选择性与灵敏性。利用国内某区域电网500 kV局部输电网算例进行计算,其结果证明了所提简化整定方法有效且合理。     

分布式发电系统保护方法研究

在分析分布式电源不同的短路特性的基础上,提出了利用自适应速断保护和故障分量保护作为分布式发电系统的保护方案,故障发生后,首先利用自适应速断保护,通过故障信息算出系统等效阻抗,同时判断出故障类型,代入自适应速断整定公式,设定速断动作阈值;其次,当自适应速断保护不满足动作要求时,利用故障前后电流,算出故障分量电流,以故障电流作为后备保护。本方案只需对传统保护进行软件升级,无需增添任何硬件成本,完全实现无通道线路保护,且当某个保护元件失灵时仍可保证跳开故障线路。通过对正常运行系统和孤岛进行仿真,结果证明了该方法的可靠性和可行性。     

Modeling and simulation of air-gappedcurrent transformer based on PreisachTheory

This paper presents a day-ahead optimal energy management strategy for economic operation of industrial microgrids with high-penetration renewables under both isolated and grid-connected operation modes. The approach is based on a regrouping particle swarm optimization (RegPSO) formulated over a day-ahead scheduling horizon with one hour time step, taking into account forecasted renewable energy generations and electrical load demands. Besides satisfying its local energy demands, the microgrid considered in this paper (a real industrial microgrid, “Goldwind Smart Microgrid System” in Beijing, China), participates in energy trading with the main grid; it can either sell power to the main grid or buy from the main grid. Performance objectives include minimization of fuel cost, operation and maintenance costs and energy purchasing expenses from the main grid, and maximization of financial profit from energy selling revenues to the main grid. Simulation results demonstrate the effectiveness of various aspects of the proposed strategy in different scenarios. To validate the performance of the proposed strategy, obtained results are compared to a genetic algorithm (GA) based reference energy management approach and confirmed that the RegPSO based strategy was able to find a global optimal solution in considerably less computation time than the GA based reference approach.