含T接逆变型分布式电源配电网的自适应距离保护

大量逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generation,IIDG)接入配电网,传统继电保护技术的可靠性无法满足。为了提高配电网供电可靠性,适应可再生能源大量渗透的新型电力系统,针对含T形接入IIDG的配电网,文章提出了一种自适应性的距离保护方案。分析了故障发生在不同位置对保护的影响,根据IIDG在系统发生故障时的输出特性,通过BP神经网络利用保护本地电气信息计算IIDG的输出电流,实时整定动作值。该方法由于无需与远方通信,动作速度快,并且减少了通信系统的投资。最后在MATLAB中建立了含T形接入IIDG的10 kV配电网模型,并与传统距离保护进行了对比,验证了该保护方法的优越性。

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。

含逆变型分布式电源和分支负荷的配电网自适应电流差动保护

电流差动保护具有良好的选择性和灵敏性。但是,逆变型分布式电源(inverter-interfaced distributed generator,IIDG)和分支负荷接入改变了配电网的故障特性,现有配电网的电流差动保护面临拒动或误动的风险。为解决以上问题,该文在计及P/Q控制的IIDG和分支负荷的故障等值建模基础上,从故障点、IIDG和分支负荷的相对位置出发,挖掘配电网线路两端正序电流差的幅值特征以及正序电流故障分量的相位特征。在此基础上,提出一种正序电流幅值与故障分量相角阈值配合的双比例制动系数自适应差动保护方案,并且利用幅相平面分析所提保护判据的可靠性和灵敏性。最后通过PSCAD/EMTDC验证了所提保护方案的有效性,仿真结果表明该方案适应不同故障类型、位置和过渡电阻,且不受IIDG以及分支负荷接入的影响。

含逆变型分布式电源和储能系统的配电网反时限过流保护定值优化方法

高比例逆变型分布式电源(IIDG)和储能系统(ESS)接入配电网,导致传统反时限过流保护存在误动或拒动问题。在IIDG和ESS故障等值模型的基础上,分析IIDG和ESS对传统配电网反时限过流保护特性的影响;以保护选择性要求为约束条件,建立以速动性和灵敏性为优化目标的反时限过流保护多目标优化模型;基于标准多目标粒子群优化算法,引入自适应惯性权重、学习因子、网格密度与柯西变异因子,提出一种含IIDG和ESS的配电网反时限过流保护定值优化方案,并结合基于层次分析法和客观赋权法综合权重的理想逼近法对模型进行求解。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了保护优化模型和求解方法的有效性与优越性。

含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算

为实现含逆变型分布式电源的不平衡配电网快速短路电流计算,首先建立计及故障穿越控制的逆变型分布式电源序等效受控电流源模型,通过引入虚拟线路和虚拟节点并结合广义Fortescue变换建立不平衡配电网的系统序导纳矩阵。在此基础上构建含逆变型分布式电源不平衡配电网的序节点电压方程,提出基于序分量的短路电流迭代计算方法。通过引入预条件处理的广义极小残余法可避免求解系统序阻抗矩阵,能够有效提升短路电流迭代计算的计算速度。最后,通过对含逆变型分布式电源的13节点、123节点和多个大型合成系统仿真结果对比,验证了所提方法的正确性和可行性。

含逆变型分布式电源外电网的短路计算等值及其影响因素分析

大量逆变型分布式电源接入会对电网短路电流计算及电网等值产生影响。该文提出了含逆变型分布式电源外电网的多端口戴维南等值方法,分析了等值参数的影响因素。首先,基于多端口电网络理论推导了外电网等值多端口的戴维南等值电路模型和参数表达式,分布式电源对等值电路的影响主要体现在开路等效电压。其次,根据开路电压计算公式,分析了分布式电源对开路等效电压的影响因素和规律。电网故障期间分布式电源可等效为压控电流源,其输出电流受独立电压源、等值端口电压及分布式电源低穿控制策略等的影响。然后,分析了等值端口电压、分布式电源容量、独立交流电源强弱对等效开路电压的影响规律,得到了等效开路电压随端口电压、分布式电源容量和外部电源内阻抗的变化曲线。通过IEEE33节点电网和某220kV高压电网仿真验证了等值方法和影响因素分析的正确性。

含PQ控制逆变型分布式电源的配电网故障分析方法

随着逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation,IIDG)在配电网中的渗透率不断提高,且在新的故障穿越行为要求下,现有的故障分析方法已不再适用。为此,提出一种适应于最新并网规定的含PQ控制IIDG的配电网故障分析方法。该方法首先通过分析IIDG故障电流特性,提出计及控制特性的IIDG压控电流源等值模型;在此基础上,建立了故障下的含IIDG配电网节点电压方程,并针对不同IIDG间相互耦合以及公共连接点(point of common coupling,PCC)故障电压与IIDG故障电流之间存在非线性关系,提出相应的迭代修正求解方法。最后,通过算例仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性。

含逆变型分布式电源的电网故障电流特性与故障分析方法研究

为满足并网规程的要求,提出一种逆变型分布式电源的低电压穿越运行控制策略。在此基础上,从逆变器控制器的动态响应特性出发,对逆变型分布式电源的故障电流特性进行研究。建立逆变型分布式电源在对称故障和不对称故障下短路电流的计算模型,并对含逆变型分布式电源的配电网故障分析理论和方法进行探讨和分析。数字仿真结果验证了理论分析结果的正确性。研究结果有助于提高逆变型分布式电源的故障穿越运行能力,并深化其故障特性分析,为分布式电源规模化接入后电网的继电保护原理研究和性能评估提供参考。

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10kV配电系统的仿真分析,验证了该整定方法的正确性。

基于逆变型分布式电源控制策略的微电网电能质量控制方法

微电网中负载与电源类型多样,电能质量指标可能会不满足要求,为此提出了利用逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)控制微电网电能质量的方法。检测IIDG接入点母线上的电压和微电网提供的三相电流,根据其派克变换结果调整逆变器的输出电流,使微电网仅提供负载所需的基波正序有功电流;同时检测并调整IIDG直流侧的电容电压,实现对系统有功功率输出的闭环控制。算例结果表明该方法在补偿无功、降低电压不平衡度和谐波畸变率等方面性能良好。

含负序电流注入的逆变型分布式电源电网不对称短路计算

电网故障时逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)的不脱网控制策略决定了其故障电流,而传统等值模型未计及IIDG负序电流注入,造成含IIDG电网短路计算的局限性。文章分析了含IIDG电网短路计算原理,结合故障中IIDG序电流控制和无功功率支撑,建立IIDG短路计算序分量电流源模型。在此基础上,比较不同控制条件下多逆变型分布式电源(IIDGs)短路电流和端电压响应,揭示IIDGs短路电流与电网以及自身不脱网运行持续时间的关系,提出计及不脱网运行时序和序电流控制的多IIDGs电网短路电流的对称分量迭代算法。采用PSCAD/EMTDC软件仿真验证该方法的正确性。

含逆变型分布式电源的配电网正序阻抗纵联保护

逆变型分布式电源区别于传统电源的故障特性导致传统电流保护难以快速可靠切除故障,也影响了现有输电网保护原理直接应用于配电网的动作性能。借鉴电流差动保护原理思想,定义了正序差动阻抗,理论分析了其在区内外故障时的幅值差异,提出了一种适用于有源配电网的正序阻抗差动保护原理。为进一步改善保护性能,有效应对分支负荷的影响,构造了带制动特性的动作判据。针对区内三相金属性短路故障时保护存在的死区问题,利用故障时正序阻抗与正序电流幅值特征构造了辅助判据。与传统电流差动保护相比,所述方法无需两端数据同步采样,对通信要求较低。仿真结果验证了保护原理的有效性。

含逆变型分布式电源的微网故障特征分析

微网中的微电源大多是逆变型分布式电源,其故障特征不同于传统的同步发电机,详细分析逆变型分布式电源的故障特征,以及由此类电源组成的微网的故障特征是微网保护的基础。在DigSilent仿真软件上建立了恒功率控制和恒电压频率控制的逆变型分布式电源,以及孤岛和并网2种运行模式下微网的仿真模型,分析线路发生不同故障时电源侧及故障线路的故障特征,提出了不同控制方式下微电源的等效模型,为微网保护提供了依据。

含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护方案

近年来,针对含有逆变型分布式电源(IIDG)的配电网保护受到广泛关注。然而,现有的基于远方信息或就地信息的保护原理都存在着一定的局限性,尤其是IIDG以T形接入方式接于线路上的情况。为此,文中首先研究了IIDG的控制策略及其故障电流输出特性,进而提出了计及控制策略的含IIDG配电网自适应电流速断保护新原理;其次,提出了利用基于IEC 61850通信协议中的制造报文规范(MMS)服务获取IIDG的功率参考值和控制参数的保护实现方案,以较小的经济代价确保自适应电流速断保护在不同的分布式电源出力条件下具有固定的保护范围;最后,基于实时数字仿真(RTDS)和自主研发的保护装置平台,实现并验证了所提保护方案的有效性。

含逆变型分布式电源花瓣式配电网单相接地故障特性分析

花瓣式配电网具有高供电可靠性,但闭环运行模式和逆变型分布式电源接入使其故障特性变得更加复杂。针对含逆变型分布式电源花瓣式配电网的单相接地故障,利用对称分量法推导了故障点接地电流、故障相电流及线路各序电流的公式,并揭示了各电流的变化规律,然后通过仿真对分析结果的正确性进行了验证。结果表明,随故障点按顺时针方向沿花瓣式环网移动,故障点上游侧线路的各序电流及故障相电流幅值呈减小趋势,故障点下游侧线路的各序电流及故障相电流幅值呈增大趋势;逆变型分布式电源并网点与变电站母线之间非故障线路上的负序电流幅值单调递增、相位基本不变,而该线路上的正序电流、零序电流及故障点所在相的相电流则由于相位发生约180°的改变导致其幅值呈现先减小后增大的趋势。在此基础上,对基于幅值或相位的电流差动保护和零序方向过电流保护在花瓣式配电网中的适用性进行探讨,并给出了相应改进建议。

计及逆变型分布式电源输出特性的配电网自适应电流保护研究

分布式电源输出的间歇性、非线性特点给配电网的继电保护配置与整定带来很大困难,考虑配电网结构的复杂性以及通信设备覆盖全网的高成本问题,需要研究仅利用保护本地信息进行保护自适应整定的方法。分析并建立了逆变型分布式电源的输出特性方程,通过求解故障前分布式电源运行点获取分布式电源的实时输出特性,针对下游保护研究并提出基于本地信息进行自适应电流保护整定的原理及方法。该方法能够不依赖于通信,准确获取逆变型分布式电源的实时运行参数,从而提高电流保护整定的可靠性。提出的方法能够在保护定值整定过程中准确计及分布式电源的输出,对于降低保护配置成本、提高保护整定的可靠性具有重要意义。

逆变型分布式电源接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响

逆变型分布式电源(IIDG)的接入改变了小电阻接地系统的接地故障特性,不仅使传统零序电流的计算方法不再适用,而且对馈线零序电流保护造成了不利的影响。通过分析IIDG的故障电流特性,建立了具有低电压穿越能力的PQ控制型IIDG故障等值模型;在含IIDG小电阻接地系统接地故障分析建模的基础上,提出了零序电流迭代求解算法,并利用MATLAB编写相应的求解程序,将计算结果与电力系统实时仿真系统(RTDS)的仿真结果进行比较,验证了所提算法的有效性和准确性;基于所建立的故障分析模型,揭示了IIDG的接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响机理,利用所提零序电流迭代求解算法求解不同故障情况下的馈线零序电流值,验证了理论分析的正确性。

计及配电网电流保护整定原则的逆变型分布式电源准入容量计算

为评估逆变型分布式电源(IBDG)接入对配电网原有保护的影响并配置适合的保护方案,提出了一种计及配电网原有三段式电流保护整定原则的IBDG准入容量计算方法。不断假设、校验和修正IBDG的运行状态,选择使得校验结果和假设吻合的短路电流计算公式,并最终计算得到满足保护选择性和灵敏性要求的IBDG准入容量。对含IBDG的10 kV配电网进行IBDG准入容量计算和仿真验证,结果验证了所提方法的有效性。

含逆变型分布式电源的小电阻接地方式配电网单相接地故障分析

针对含有逆变型分布式电源的小电阻接地方式配电网,根据IIDG的控制策略结合对称分量法,建立了IIDG并网后其上游侧和下游侧的单相接地故障分析模型,对IIDG并网变压器在不同接地方式下的故障点电流,主网侧和IIDG侧的各序和各相电流分别进行了分析,最后利用PSCAD/EMTDC搭建故障仿真模型,验证了分析的正确性,为并网变压器接地方式的选择及继电保护的配置提供依据。

考虑并网运行微电网故障方向识别的逆变型分布式电源故障控制

微电网具有双向故障电流,其保护的一个关键问题是如何准确判别故障方向。对微电网正序故障附加网络的分析表明,逆变型分布式电源(IIDG)正序故障分量阻抗角所在象限决定了正序故障分量方向元件在并网运行微电网中的适用性。然而,IIDG功率输出策略的多样性和故障后IIDG并网点电压变化的不确定性导致IIDG正序故障分量阻抗角所在象限无法确定。对此,该文提出一种多阶段的IIDG故障控制方法,通过改变IIDG在特定时间窗口内的故障响应特性将其正序故障分量阻抗角控制为给定值,从而在微电网中构造出不依赖于IIDG功率输出策略的正序故障分量特征。基于Simulink的仿真结果验证了采用所提出IIDG故障控制方法时微电网故障方向识别的准确性。