新型電力系統(tǒng)線路保護(hù)適應(yīng)性及解決方案初探報告-天津大學(xué) 李斌

二、分布式光伏接入的配電網(wǎng)電流保護(hù)三、新能源集群并網(wǎng)線路的距離保護(hù)四、總結(jié)與展望四、總結(jié)與展望2O以同步旋轉(zhuǎn)電源為基礎(chǔ)，以集中阻抗等效，依據(jù)穩(wěn)態(tài)量判定的原有保護(hù)控制方法不能解決電網(wǎng)新挑戰(zhàn)，安全難以保障!三、新能源集群并網(wǎng)線路的距離保護(hù)三、新能源集群并網(wǎng)線路的距離保護(hù)二、分布式光伏接入的配電網(wǎng)電流保護(hù)配電網(wǎng)“分布式電源多點(diǎn)接入、故障電流雙向流動、控制方式復(fù)雜多變”,傳統(tǒng)保護(hù)配置難以滿足更高占比分布式電源接入下的動作選擇性要求。亟需一種以新能源接入容量為指標(biāo)的保護(hù)適用邊界定量計算方法，以保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行!過流：440A,1s速斷：640A,02s斷路器保護(hù)性能約束接入容量(大小方式差異增大)R2的瑕整定值越大A■■電流保護(hù)的適用邊界分析方法PV2PV2PVn利用含分布式在伏A:網(wǎng)的系統(tǒng)圾故障電液計算得每個段子的適應(yīng)度值算法算法繼正值粗注限值約束條件約束條件敏性約束rⅡ護(hù)不誤動約束h護(hù)不誤動約束hⅢ2.1分布式光伏接入的配電網(wǎng)電流保護(hù)適應(yīng)邊界計算電流保護(hù)的適用邊界分析方法A單個光伏容量F饋線2B*DG?饋線1光伏總?cè)萘糠抡骝?yàn)證保護(hù)CB?(II段)正確動作CB?(Ⅲ段)不誤動CB?(Ⅲ段)不誤動保護(hù)CB?(Ⅲ段)誤動CB?(Ⅲ段)誤動仿真結(jié)果表明：光伏容量小于所求邊界時電流保護(hù)正常動作；當(dāng)光伏接入容量超過所求邊界，會功率方向元件判據(jù)正方向2.1分布式光伏接入的配電網(wǎng)電流保護(hù)適應(yīng)邊界計算功率方向元件的約束模型■方向電流保護(hù)適用邊界分析功率方向元件的約束模型反向誤動；光伏等效阻抗位于區(qū)域Ⅲ2.1分布式光伏接入的配電網(wǎng)電流保護(hù)適應(yīng)邊界計算■■方向電流保護(hù)適用邊界分析計算模型當(dāng)光伏容量一定時，光伏正序等效阻抗受并網(wǎng)點(diǎn)電壓影響，其與阻抗允許波動區(qū)域的交點(diǎn)方向電流保護(hù)適用邊界計算模型：以光伏最大準(zhǔn)入容量為目標(biāo)函數(shù)，以三段式電流保護(hù)靈光伏電壓允許跌落范圍計算模型00流保護(hù)靈敏性約束流保護(hù)靈敏性約束功率方向元件可靠元件可靠動作約束方向電流保護(hù)適用邊界分析(AB中點(diǎn)故障)保護(hù)阻抗角CB?(I段)正確動作CB?(Ⅲ段)不誤動CB?(Ⅲ段)不誤動(AE距A節(jié)點(diǎn)310m故障)保護(hù)阻抗角CB?(Ⅲ段)誤動CB?(Ⅲ段)誤動CB?(I段)動作>加入傳統(tǒng)功率方向元件，光伏最大準(zhǔn)入容量為8.962MVA,提升了36.8%;如果方向元件不受新能2.2分布式光伏接入的配電網(wǎng)新型方向保護(hù)■新型方向判據(jù)基于負(fù)序電流幅值的方向元件對于中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)，系統(tǒng)不對稱運(yùn)行狀態(tài)下存在負(fù)序電壓和負(fù)序電流，作用于逆變器控制環(huán)節(jié)會產(chǎn)生倍頻分量，影響控制穩(wěn)定性和電容器壽命。因此，光伏逆變器采用抑制方向判據(jù)方向判據(jù)新能源側(cè)故障網(wǎng)側(cè)故障>暫態(tài)量提取算法：小波變換利用特征頻率(尺度參數(shù))和時間位置(位移參數(shù))可變的時間/時間/sDFIG定子短路電流由衰減的直流分量、穩(wěn)態(tài)的工頻分量以及衰減的轉(zhuǎn)速頻率分量三部分組成：定子電流/kA定子電流/kA系統(tǒng)00000003.1傳統(tǒng)距離保護(hù)在新能源送出線路上的動作性能■故障電流頻偏特性對距離保護(hù)的影響無頻偏情況無頻偏情況有頻偏情況有頻偏情況頻率偏移使傅式算法提取的工頻電流具有時變特性，無法準(zhǔn)確提取幅值和相角；測量阻抗具有時變特性，傳統(tǒng)基于工頻分量的距離保護(hù)均會存在誤動、拒動風(fēng)險。19正向區(qū)外BC相同繼電正向區(qū)外BC相同繼電正向區(qū)內(nèi)3.2適用于新能源并網(wǎng)線路的快速時域距離保護(hù)■基于阻感模型的時域微分方程故障測距方法集中參數(shù)模型故障測距基本原理集中參數(shù)模型故障測距基本原理m時域方程時域方程最最小二乘存在問題存在問題50頻率頻率3.2適用于新能源并網(wǎng)線路的快速時域距離保護(hù)差分計算誤差差分計算誤差絕對擬合擬合誤差阻感模型擬合誤差分析4低退濾波同故障相電沉曲線擬合語益E3.2適用于新能源并網(wǎng)線路的快速時域距離保護(hù)通過構(gòu)建奇異點(diǎn)誤差權(quán)重矩陣與擬合誤差權(quán)重矩陣，有效減小基于線路阻感模型的時域微分方程算法的暫態(tài)誤差，提高算法收斂速度和計算穩(wěn)定性；初始化擬合計算初始化擬合計算基于擬合誤差的權(quán)重分配基于擬合誤差的權(quán)重分配穩(wěn)判據(jù)通過擬合誤差判定擬合計算是否開始進(jìn)入穩(wěn)態(tài)當(dāng)判定計算開始進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時，穩(wěn)判據(jù)歷史權(quán)重累積達(dá)到穩(wěn)態(tài)前輸出歷史權(quán)重累積達(dá)到穩(wěn)態(tài)后輸出故新定故新定E?=[1/Ecm],1/E(m+1),…,1/Em+:]]■快速時域距離保護(hù)新原理RTDS測試法法算算法法算算氏提傳統(tǒng)R-L算法實(shí)際故障距商5ms(本方來所提算法)6穩(wěn)定性越強(qiáng)，收斂速dB(傳統(tǒng)算法)dB(傳統(tǒng)算法)dB(所提算法)5NR=30dB(傳統(tǒng)算法)實(shí)際故障距高3.2適用于新能源并網(wǎng)線路的快速時域距離保護(hù)>面向裝置開發(fā)，分析了整型運(yùn)算零序舍入偏差與測距誤差間的影響機(jī)理，引入電壓閉鎖判3.2適用于新能源并網(wǎng)線路的快速時域距離保護(hù)雙饋風(fēng)電場km)3.2適用于新能源并網(wǎng)線路的快速時域距離保護(hù)系統(tǒng)F?主變T?35kV雙饋風(fēng)電場反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖反向閉鎖況下，保護(hù)均能可靠不動。3.2適用于新能源并網(wǎng)線路的快速時域距離保護(hù)豐臺風(fēng)電場>民生血荷韓板級北板橋變電站m天津豐臺風(fēng)電場裝機(jī)容量為50MW,共裝設(shè)9豐臺風(fēng)電場>民生血荷韓板級北板橋變電站m3.2適