计及T/4延时正、负序分离算法的IIDG暂态电流特性分析

逆变型分布式电源通过并网换流器接入电网,故障电流特性与常规设备存在显著差异,为配电网的故障保护带来挑战。基于T/4延时的正、负序分离算法被广泛用于并网换流器控制系统,然而,延时环节对暂态故障电流特性的影响尚未被充分研究。为此,首先在梳理换流器故障瞬态响应链路的基础上,分别建立换流器拓扑以及含正、负序分离环节控制系统的数学模型,并通过Pade近似实现延时环节线性化;进而,建立并网换流器暂态故障电流的闭环模型,并分析延时环节对暂态故障电流特性的影响;最后,利用MATLAB/Simulink仿真验证所提计算方法和分析结果的正确性,所提暂态电流计算方法的计算误差在1%以下。研究表明,暂态电流的含量可达到额定电流的2倍以上,延时环节将使测量值与实际值之间存在测量误差,该测量误差输入到电流闭环中会带来正、负序dq轴电流振荡,低次谐波含量暂时性上升等新特征。

考虑多控制目标的IIDG低压穿越控制方法

现有逆变型分布式电源(IIDG)低压穿越控制有电压支撑效果不理想,控制目标单一,输出电流存在越限风险等不足,针对此问题,文中提出一种考虑多控制目标的低压穿越控制方法。首先以预设相电压为约束条件,构建得出电压支撑方程,据此实现电压支撑控制;其次,通过约束IIDG向电网注入负序无功电流的大小,实现有功输出振荡抑制控制。同时为充分利用IIDG的剩余容量,文中通过最大有功功率输出和电流限幅控制计算得出IIDG正序有功电流参考值,保证在IIDG输出电流不发生越限的前提下,实现IIDG最大有功功率输出。仿真算例表明,与现有正序无功电流注入控制方法相比,文中多控制目标低压穿越控制方法具有更加良好的故障控制效果。

含V/f控制IIDG的独立运行微电网故障特性分析

独立运行微电网的故障特性与并网运行时有很大不同,微电网中大部分微电源为IIDG,其故障特性受分布式电源的控制方式影响,因而需要对含V/f控制IIDG的独立运行微电网故障特性进行分析.先分析了V/f控制和PQ控制两种控制策略,然后分析了仅含V/f控制IIDG的独立运行微电网与同时含V/f和PQ控制IIDG的独立运行微电网的输出电流和并网电压故障特性,最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上搭建微电网仿真模型进算例验证.

IIDG接入对配电网保护的影响分析

由于接入逆变型分布式电源的配电网与传统配电网有很大区别,同时其故障特性受控制策略的影响,使得传统配电网的保护可能会拒动或者误动,特别是在高渗透率下,需要分析计及控制策略的IIDG接入对保护的影响,从而为引入安全、可靠的保护方案提供基础。针对并网运行时常采用的PQ控制IIDG,首先分析对三段式电流保护的影响,主要考虑IIDG在母线处接入且不同区域发生故障时的情况;然后分析电网运行在不同潮流方向时,IIDG接入对配电网方向性电流保护的影响;再分析IIDG在母线以及线路处接入时,对距离保护的影响。通过分析可知,IIDG的接入可能会引起三段式电流保护的拒动或者误动,方向性电流保护不能正常切除故障线路和距离保护Ⅱ段失去作用。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中进行了算例验证。

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。

基于测量阻抗变化的含IIDG配电网保护研究

含IIDG的配电网,由于电力电子器件的限流控制以及不同的控制策略,会导致传统保护失效。因此文章提出了一种通过采用故障前后线路两端测量阻抗幅值的差值变化和线路两端测量电流相角差变化为判据的含IIDG配电网保护方案,该方案可以实现配电网区内外故障的有效识别,实现保护的正确动作。方案的有效性通过PSCAD/EMTDC仿真软件进行了验证。

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。

考虑配电网保护约束的IIDG准入容量及对策分析

逆变型分布式电源(IIDG)在系统故障时的输出特性与旋转电机有显著差异。考虑逆变器有限的过流能力建立了恒功率并网控制策略下的IIDG输出模型,定性分析配电网不同位置故障时IIDG的接入对继电保护可能的影响并推导含IIDG的短路电流计算公式。进而在保护配置不做出调整的条件下求得多个特定接入点处的IIDG的最大准入容量,并与未考虑过流限制的计算结果进行对比分析。为满足含高渗透率IIDG的复杂配电网保护需要,提出了一种配电网区域划分基础上的新型故障定位算法并借助算例进行了验证。

基于阻抗特性的IIDG孤岛保护与故障穿越协调运行方法

针对逆变型分布式电源(IIDG)的孤岛保护和故障穿越两种功能存在的运行冲突问题,提出一种基于公共连接点(PCC)阻抗特性的IIDG孤岛保护和故障穿越协调运行方法。基于PCC等效阻抗的传递函数解析模型,分析并网和孤岛运行状态下的阻抗特性。根据孤岛和电压暂态扰动情况下PCC阻抗的变化特征实现了同一逆变器中孤岛和电压暂态扰动现象的同步检测,从而正确执行孤岛保护与故障穿越两种功能。算例表明,所提方法可以有效辨识孤岛和电压暂态扰动现象,协调IIDG的孤岛保护和故障穿越两种功能,对已有的故障穿越和动态无功支撑方法具有较好的兼容性,有利于IIDG主动参与电网调节,更好地适应在配电网中的高渗透并网。

含负序电流注入IIDG的多相配电网短路电流计算

逆变型分布式电源IIDG(inverter-interfaced distributed generators)的控制策略决定了其输出特性,而传统IIDG等效模型未能考虑IIDG三相输出电流不对称情况,具有局限性。通过分析IIDG故障电流与所采用控制策略之间的关系,建立了IIDG序分量等效模型;通过采用引入虚拟节点、虚拟线路以及补偿电流的方法,建立了不平衡多相配电网的序等效模型。在此基础上,构建含IIDG多相配电网的序节点电压方程,揭示IIDG输出电流和解耦补偿电流与对应节点电压的关系,由此提出了基于叠加定理的迭代修正短路电流计算方法。最后,通过仿真对比验证了所提计算方法的可行性和有效性。

IIDG对小电流接地故障谐波特征及其对选线的影响分析

逆变型分布式电源IIDG(inverter interfaced distributed generation)接入配电网的渗透率越来越高,其对小电流接地故障谐波特征及选线的影响尚需进一步明确。分析了IIDG输出的谐波电流对单相接地故障谐波电流的影响机理,以及接地故障谐波电流与IIDG的数量、相对位置、容量的关系,得出:故障点位于含IIDG的线路上且距离母线较远时谐波电流较大,而故障点靠近母线或者位于不含IIDG的线路时谐波电流较小。利用仿真验证了理论分析的正确性,IIDG的接入有助于提高谐波选线的可靠性。

不对称故障下的IIDG改进功率控制策略

针对采用传统正序无功功率注入控制策略的逆变型分布式电源IIDG(inverter-interfaced distributed generation)在电网发生不对称故障时无法有效支撑IIDG公共耦合点PCC(point of common coupling)电压的问题,提出一种改进功率控制策略。首先以预设相电压幅值为约束条件,通过无功功率控制计算得出实现电压支撑所需正负序无功功率参考值。其次,由有功输出振荡抑制控制环节对无功功率控制环节所得的负序无功功率参考值进行二次修正。最后由有功功率控制环节得出实现最大有功功率输出的正序有功功率参考值。仿真算例表明,该控制策略可有效控制IIDG实现故障穿越运行。

基于时间序列动态匹配的含IIDGs配电网纵联保护

为提升含逆变型分布式电源IIDGs(inverter-interfaced distributed generators)接入的配电网电流差动保护抗同步误差能力,通过分析IIDGs与传统电源暂态电流波形的差异,充分考虑纵联通道同步误差的影响,提出了基于时间序列动态匹配的含IIDGs配电网纵联保护原理。通过对线路两侧电流采样值序列进行动态匹配识别故障,降低了线路两侧采样数据同步要求,引入时域波形平均欧氏距离构造保护判据提升灵敏度。仿真结果表明所提的保护判据能够可靠识别线路内部和外部故障,在现有继电保护装置采样率下性能良好。

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。

考虑光-车-氢接入的新型城市配电网规划研究综述与展望

为实现“双碳”目标,城市配电网中分布式光伏渗透率不断提升,电动汽车等新型清洁负载在终端消费中的占比不断增大,氢储能作为一种新型储能技术被广泛集成在“源-网-荷”各个环节之中。城市配电网面临着网架结构和运行模式的多方面改变,给规划带来巨大挑战。为实现具有高不确定性的光伏发电与充电负荷的安全经济消纳,首先从光-车-氢等灵活性资源入手,从特性对比、协同策略、在配电网规划中的利用以及不确定性处理4个方面对现有配电网规划研究进行了归纳对比;接着,总结了城市配电网规划面临的光-车-氢灵活性评估、多维度多时间尺度不确定性处理、长时间尺度超大规模联合规划模型构建求解三大关键问题;最后,展望了未来城市配电网规划过程中,用户与电网运营商的利益博弈、考虑故障风险的城市配电网规划与极高光-车-氢渗透率下城市配电网规划三方面的研究问题。

逆变型分布式电源接入对接地距离保护的影响与对策

针对IIDG接入系统的110 kV联络线金属性单相接地故障,分析了线路两侧正序电压极化接地距离保护的动作性能,指出存在由故障位置和IIDG容量决定的保护失效功率边界,若负荷无功高于此边界,IIDG侧接地距离保护在正向区内故障时拒动、在正向区外故障时误动,电网侧接地距离保护在反向区外故障时误动。提出两种应对策略,对策一将IIDG接入的110 kV变压器中性点直接接地,此时正序电压极化原理仍适用于IIDG接入系统;对策二采用零序无流判据和相电压极化距离元件构成接地距离保护方案,该保护判断不受IIDG接入的影响且无死区问题。

大容量逆变型分布式电源接入对配电网单相接地检测的影响

大容量IIDG(逆变型分布式电源)接入配电网之中会影响单相接地的检测,危害配电网的安全稳定运行。根据IIDG特性和序网理论,给出小电流接地系统中发生单相接地时故障电流和线路零序电流的理论计算方法,得出IIDG的基波和谐波分量会影响故障点电流以及线路零序电流的结论。通过仿真分析了零序电流采样谐波含量高对单相接地判断的影响以及小波包算法对高谐波采样的适应性,说明了含大容量IIDG的配电网中接地选线校核的重要性,得出了基于小波包算法的接地选线算法在IIDG渗透率更高的配电网中适应性较好的结论。

逆变式电源接入下的配电网自适应距离保护方案

以光伏、储能为代表的逆变式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)大量接入配电网,使得传统距离保护受到巨大干扰,同时存在拒动或误动的风险。针对此问题,分析了含IIDG配电网不同类型故障下的复合序网,利用IIDG侧正序故障分量求取不同故障下的附加阻抗角。结合故障下阻抗的复平面关系,计算线路故障位置对应的短路阻抗,得到了一种真实短路阻抗求解办法。提出了一种适用于逆变式电源接入下的自适应距离保护方案。该方案求解过程利用IIDG侧单端电气量,解决了距离保护受IIDG故障输出受控特性和过渡电阻影响的问题,在有效降低配网通信成本的同时不受故障位置变化的影响。通过实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)对该保护方案进行了验证,结果表明其在不同类型故障下都有较好的选择性和可靠性。

谐波电流注入式微电网主动保护方法

微电网内逆变型分布式电源(IIDG)渗透率不断提高,导致微电网故障特征不明显、功率流向复杂,保护整定困难,传统保护方案需要借助高速通信系统分析不同节点电气量提取故障信息。文中提出了一种谐波电流注入式的微电网主动保护方案,在故障时利用IIDG主动注入谐波,实现了无通信条件下的故障检测信息的传递,解决了双向潮流、过渡电阻、运行方式变化带来的保护整定困难问题。通过电流内环谐波叠加控制实现IIDG向微电网主动注入谐波电流,基于IIDG端口等效阻抗变化计算结果调制注入谐波幅值,通过调整谐波幅值和频率实现不同节点故障信息传递。基于区域内、外不同频率谐波分量差异明显的特征,构建了基于IIDG的谐波电流量比值的保护判据,根据谐波潮流方向提出开闭锁逻辑。在PSCAD/EMTDC中建立了实际工程微电网模型,仿真验证了该方案在不同故障情况下的有效性、选择性与速动性。

小电阻接地有源配电网比幅比相式接地保护

针对小电阻接地有源配电网单相接地短路,提出一种零序电流比幅比相式保护方案。根据逆变型分布式电源控制策略、并网接地方式及约束条件,建立逆变型分布式电源并网等效模型。考虑多逆变型分布式电源分散接入的网络结构、不同出线长度和过渡电阻等场景,分析有源配电网单相接地短路特征,并考虑现场应用情况和测量误差,提出利用各出线及中性线零序电流的高灵敏度接地保护判据。保护按躲过正常运行时不平衡电流启动,整定值低,灵敏度高,不受分布式电源灵活投切影响,过渡电阻高达1000Ω时依然可靠。仿真结果证明了所提接地保护方案的有效性。