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详解分布式电源接入配电系统的集成保护方案

导读: 本文提出的暂态极性比较保护原理不受分布式电源接入容量和短路电流差异影响,提高了保护的速动性。在此基础上形成的集成保护方案实现了含分布式电源配电系统的快速故障定位与隔离,有助于提高未来主动配电网对可再生能源的接纳能力,保障系统供电可靠性。

  1 研究背景

  分布式发电接入配电系统后的保护控制问题始终是电网面临的重要挑战之一。分布式电源的接入改变传统配电网的潮流分布,传统保护的选择性和灵敏性下降。与此同时,并网型分布式电源通过电力电子器件与电网相连,不同控制策略决定不同的故障特性,将超高压系统保护简单套用在分布式电源接入的配电系统中并不是理想的保护方案。

  为此,提出了基于故障暂态分量的暂态极性比较保护新原理及方案,由于故障暂态分量反映的是电网自身的故障暂态特性,与系统两侧电源种类与容量无关,因此,克服了分布式发电接入容量与系统容量相差巨大而导致的短路电流差异性问题;与此同时,故障暂态高频分量持续时间在毫秒级上,随着微处理器以及传感器的发展,能够提供高速保护,从而适应含分布式电源的配电网保护速动性要求,有利于保障配电网保护与分布式电源低电压穿越能力之间的配合关系。

  2 暂态极性比较保护原理

  暂态极性比较保护运用小波变换提取故障暂态高频信号的某一频段信息作为故障判断的依据,通过比较暂态高频信号的极性,迅速准确判断出故障位置。

  暂态极性比较保护的保护判据正是针对暂态电流信号高频分量的极性,利用互相关函数的概念来对两个暂态信号的相似程度进行描述。当线路两端流过的暂态高频信号符合高度正相关条件,则可依此判别为线路区内故障,反之,当符合高度负相关的条件时,故障为区外故障。

  暂态极性比较保护可以覆盖所有故障类型。更重要的是,基于暂态量信息的配电网集成保护方法不会受到配电网架构、分布式电源种类、容量、接入位置等因素的影响。而且,该保护方法具有自适应的特点。数据采样率、离散小波变换提取频段与故障判定时间,三者是相互关联的。根据不同的硬件平台所能达到的采样频率和数据处理能力,小波变换可以根据具体需要提取不同频段的暂态高频信号,随着频段的增高,信号衰减速度增快,因而基于极性比较的保护原理动作速度大大提高。

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