半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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  • 新型电力系统继电保护关键技术
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    • 基于控保协同的逆变器并网系统故障线路阻抗计算方法

      2023, 47(22):87-100. DOI: 10.7500/AEPS20220407002

      摘要 (152) HTML (126) PDF 2.40 M (616) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统单端量故障线路阻抗计算方法易受过渡电阻和系统参数影响,性能仍存在提升空间。为了提高故障线路阻抗的计算准确性,提出了一种基于控保协同的逆变器并网系统故障线路阻抗计算方法。其利用换流器系统的高可控性,在故障穿越阶段构造2种运行状态,为系统发生不对称故障时故障线路阻抗的准确计算创造了条件。当线路末端含有纯容性串补装置时,所提方法能够准确计算故障线路阻抗,且能根据串补带来的电抗偏差区分对端区内外故障,以保护线路全长。PSCAD仿真结果证明了该方法不受过渡电阻阻值及性质、系统参数影响。该方法在单回线系统和双回线系统中均可应用,其结果可以应用于距离保护和故障测距。

    • 基于拟功率定理的海上风电柔直并网线路纵联保护

      2023, 47(22):44-54. DOI: 10.7500/AEPS20220723004

      摘要 (170) HTML (112) PDF 2.34 M (661) 评论 (0) 收藏

      摘要:面向海上风电场柔性直流并网线路,针对不同的故障位置,分析了其对称故障和不对称故障的故障特征。根据故障特征以及拟功率定理,通过对线路两侧拟功率进行重新构造和特征分析,提出了一种基于二倍频分量的分相拟功率纵联保护。搭建了含有4个风电集群的800 MW柔性直流并网海上风电场模型,仿真和评估了不同故障类型、过渡电阻、故障位置、负序控制策略等因素对保护方案的影响。理论分析和仿真结果表明,其不受故障类型和故障位置以及电源控制策略等因素的影响,耐过渡电阻能力较强。相比常规纵联保护,动作速度更快,灵敏度更高,适用于两侧均为电力电子型电源的线路。

    • 基于电压上升限时检测的含新能源配电网自适应重合闸

      2023, 47(22):66-74. DOI: 10.7500/AEPS20221020003

      摘要 (142) HTML (113) PDF 1.65 M (554) 评论 (0) 收藏

      摘要:断路器跳闸后下游分布式新能源可能持续带故障运行,配电网传统无检重合闸盲目投切将导致系统遭受二次冲击。文中面向含高比例分布式新能源配电网提出一种基于电压上升限时检测的自适应重合闸方法。首先,基于对跳闸后计及新能源故障穿越控制的配电网故障特性分析,探明了跳闸后系统电压与新能源-负荷功率比值间的分段映射关系;利用伴随故障清除的电压上升特性,提出了基于电压差积分的故障状态检测判据;进而,融合保护动作信息与新能源故障穿越时间极限对故障检测时间进行规限,提出重合闸延时自适应整定方案。仿真结果表明,所提方法能够可靠检测不同位置、类型的瞬时性故障清除,并根据故障状态自适应调节重合闸延时,加快系统供电恢复。

    • 基于改进Jaccard系数的柔性直流配电网纵联保护方案

      2023, 47(22):75-86. DOI: 10.7500/AEPS20221103004

      摘要 (130) HTML (115) PDF 1.87 M (614) 评论 (0) 收藏

      摘要:纵联保护具有高选择性的优势,是柔性直流配电网主要保护类型之一。然而,纵联保护对双端数据要求较高,存在可用数据有限、易受同步误差影响等问题。为此,文中提出了一种基于改进Jaccard系数的柔性直流配电网纵联保护方案,以提高数据可用率、降低对信息同步的要求。首先,通过推导区内、区外故障时两端故障电流表达式,得到两端电流绝对值交集部分的特征差异。其次,采用简化的Apollo曲线光滑算法进行预处理,利用两端电流绝对值的改进Jaccard系数量化交集特征差异,构建了保护动作判据。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建四端环状直流配电网模型进行了仿真验证。仿真结果表明,所提纵联保护方案能够可靠判别区内、外故障,且具有较高的耐受过渡电阻、抗噪声干扰和抗同步误差能力。

    • 直驱风电场送出线路的正序电压极化距离保护适用性分析

      2023, 47(22):16-24. DOI: 10.7500/AEPS20221106005

      摘要 (211) HTML (295) PDF 5.59 M (714) 评论 (0) 收藏

      摘要:新型电力系统发展背景下,故障特性发生深刻变化,基于同步机特性设计的继电保护面临严峻挑战。文中重点讨论了永磁直驱风机大规模交流送出线路中,以正序电压为极化电压的距离保护的适用性问题。计及并网逆变器的暂态穿越控制行为,分析了永磁直驱风机的故障特征,并重点研究了永磁直驱风机接入下以正序电压作为极化电压的线路阻抗继电器动作性能,讨论了不同穿越控制策略、不同系统工况对其动作性能的影响。研究发现,风电场侧相间继电器的可靠性会受直驱风机并网逆变器的故障穿越控制影响,且在不同无功补偿策略下表现不同:“增发无功、有功置零”的穿越方式下,相间阻抗继电器的可靠性较好;“增发无功、定有功”和“增发无功、限有功”的穿越方式下,相间阻抗继电器的可靠性会显著降低。此外,“增发无功、定有功”穿越方式下,相间阻抗继电器的可靠性还与稳定运行时的系统工况有关,风电出力越多,相间继电器可靠性越低。基于实时数字仿真系统搭建典型直驱风电场并网模型,通过大量实时仿真测试验证了理论分析的正确性。

    • 针对新能源场站送出线两相短路的负序阻抗重构距离保护

      2023, 47(22):101-109. DOI: 10.7500/AEPS20221109010

      摘要 (137) HTML (107) PDF 1.67 M (557) 评论 (0) 收藏

      摘要:受逆变器控制策略影响,逆变型新能源场站短路电流呈现幅值受限和相位受控特性。新能源场站送出线路及其下级线路发生两相短路故障时,送出线路逆变侧距离保护存在拒动和误动风险。文中提出适用于逆变电源的负序阻抗重构策略,使新能源场站在两相短路故障期间能够表现出恒定的负序阻抗角。在负序阻抗重构策略的配合下,附加阻抗角能够通过本地测量值准确求取,根据所求附加阻抗角自适应调整距离保护动作区域,提出负序阻抗重构距离保护方案。所提保护方案能够有效避免逆变侧距离保护在区内外非金属性两相短路故障下的拒动和误动,适应不同的新能源场站无功支撑策略。测试结果表明所提保护方案可以准确识别区内外非金属性两相短路故障。

    • 基于谐波信号注入的含逆变型分布式电源配电网电流差动保护

      2023, 47(22):120-128. DOI: 10.7500/AEPS20221125002

      摘要 (172) HTML (129) PDF 1.85 M (569) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着逆变型分布式电源(IIDG)高比例、灵活接入,传统的保护原理逐渐难以满足配电网的安全运行要求。与此同时,基于电力电子设备的主动探测思想提供了新思路。为此,充分利用电压源换流器的可控性,提出了适用于IIDG的谐波信号主动注入方法及其控制参数选取原则。然后,分析含T接IIDG配电网在区内外故障后所呈现的谐波电流故障特征,并揭示T接负荷分支对上述特征的影响规律,进而提出了一种基于谐波信号主动注入的含高比例IIDG配电网电流差动保护方案。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提方法的动作性能。测试结果表明,当存在T接分支时,所提方法仍能有效识别区内外故障,且无需额外的信号注入设备,经济性较好。

    • 计及继电保护需求的柔直换流器故障分量阻抗重构控制策略

      2023, 47(22):110-119. DOI: 10.7500/AEPS20221208003

      摘要 (144) HTML (108) PDF 2.40 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:在高比例电力电子设备的新型电力系统中,现有保护元件的适用性下降,需要从电压源型换流器的控制策略出发,研究提升保护元件故障辨识能力的方法。文中以新能源汇集经柔性直流线路送出的受端换流器为研究对象,分析典型保护元件在电力电子设备接入电网情况下的适应性问题,设计附加控制策略重构换流器虚拟故障分量阻抗特性,分别提出虚拟负序阻抗控制和正序故障分量相位控制策略。实时数字仿真(RTDS)结果表明,方向元件和选相元件的灵敏性和可靠性得到提升,所提策略能够为保护元件故障辨识提供有效支撑。

    • 新型电力系统继电保护面临的问题与解决思路

      2023, 47(22):3-15. DOI: 10.7500/AEPS20230121001

      摘要 (474) HTML (852) PDF 1.54 M (1025) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建以新能源为主力电源的新型电力系统是实现“双碳”战略目标的关键技术途径。新型电力系统发展背景下,新能源高比例接入,电力系统的输配电形态演变导致系统高度电力电子化,其迥异的运行特性与故障特征导致传统以同步机电源为根本、以线性叠加原理为理论基础的故障分析方法和继电保护原理动作性能受到严峻挑战。文中系统阐述了新型电力系统典型场景下,传统故障分析与继电保护面临的关键问题,进而从新型电力系统的故障特征与规律认知、传统保护适应边界及性能提升技术、不依赖电源特性的继电保护新原理、电力电子设备主动支撑保护需求的控保协调等方面详细阐述了解决思路。

    • 不依赖电源特性的交流线路单端量保护

      2023, 47(22):33-43. DOI: 10.7500/AEPS20230208004

      摘要 (207) HTML (150) PDF 1.92 M (650) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有交流线路保护仍基于同步机电源特性,随着新能源占比不断提升、电力电子化特征更加明显,其适应边界将逐渐减小,有必要研究不依赖电源特性的继电保护新原理。文中提出了利用行波波前故障信息实现高性能保护的原理。首先,推导了交流线路故障行波波前解析表达式,指出行波波前表达式包含工频正弦项和直流衰减项。直流衰减项的指数系数仅受故障距离影响,而两代数项的幅值系数与故障严重程度有关,由此实现了行波波前故障距离、故障严重程度信息的表征与解耦。进一步,提出了基于多点消去的波前指数系数提取算法,实现了波前故障距离信息的有效提取。在此基础上,提出了交流输电线路单端量波前保护新原理,分析了串联/并联/组合型线路边界对波前指数系数的影响。仿真验证结果表明,保护能够快速、可靠、灵敏地识别交流输电线路故障,不受故障类型和过渡电阻的影响,适用于不同的新能源及电力电子装备接入场景,且运算量小,受噪声影响小。

    • 柔性直流送出系统交流线路的自适应距离保护方法

      2023, 47(22):25-32. DOI: 10.7500/AEPS20230228005

      摘要 (156) HTML (127) PDF 1.63 M (644) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性直流系统接入使得电网故障特征发生明显改变,传统距离保护应用于柔性直流送出系统交流线路时存在不正确动作风险。针对该问题,指出了基于正序电压极化的距离保护动作特性受柔性直流系统控制策略影响的规律,阐明了柔性直流近端或电网侧背后发生相间故障时拒动或误动的机理。在此基础上,提出了结合暂态信息的自适应距离保护方法,利用故障初瞬自然响应阶段时域信息,构建快速方向判别元件,再结合方向判别结果自适应调整距离保护动作范围,保证距离保护正确动作。实时数字仿真试验结果验证了所提方法的有效性。

    • 适用高比例分布式光伏接入的配电网多级保护优化配置方案

      2023, 47(22):55-65. DOI: 10.7500/AEPS20230304006

      摘要 (241) HTML (192) PDF 3.43 M (577) 评论 (0) 收藏

      摘要:高比例分布式光伏接入配电网使系统的正常和故障电流以及特征的线性化发生显著改变,传统保护难以适应。从实施角度,基于本地信息的保护依然是兼具经济性和实用性的保护实现方式。文中阐述并量化分析了光伏接入对配电网阶段式过流保护的影响,并提出了适应于光伏助增作用的I段保护复合判据,以及可克服光伏汲出作用的保护配合策略。进一步分析了其有效边界对光伏接入约束的要求。在此基础上,提出了多级保护配置及与自动装置的配合方案,以较小的改造代价实现了对高比例光伏不同接入和运行工况的广泛适应性。仿真结果验证了所提保护技术对光伏接入的适应性,同时也验证了光伏接入对保护方案的影响边界。

    • 特约主编寄语

      2023, 47(22):1-2. DOI: 10.7500/AEPS20231031008

      摘要 (123) HTML (166) PDF 737.31 K (513) 评论 (0) 收藏

      摘要: