新型电力系统线路保护适应性及解决方案初探报告-天津大学 李斌

二、分布式光伏接入的配电网电流保护三、新能源集群并网线路的距离保护四、总结与展望四、总结与展望2O以同步旋转电源为基础，以集中阻抗等效，依据稳态量判定的原有保护控制方法不能解决电网新挑战，安全难以保障!三、新能源集群并网线路的距离保护三、新能源集群并网线路的距离保护二、分布式光伏接入的配电网电流保护配电网“分布式电源多点接入、故障电流双向流动、控制方式复杂多变”,传统保护配置难以满足更高占比分布式电源接入下的动作选择性要求。亟需一种以新能源接入容量为指标的保护适用边界定量计算方法，以保障电网的安全运行!过流：440A,1s速断：640A,02s断路器保护性能约束接入容量(大小方式差异增大)R2的瑕整定值越大A■■电流保护的适用边界分析方法PV2PV2PVn利用含分布式在伏A:网的系统圾故障电液计算得每个段子的适应度值算法算法继正值粗注限值约束条件约束条件敏性约束rⅡ护不误动约束h护不误动约束hⅢ2.1分布式光伏接入的配电网电流保护适应边界计算电流保护的适用边界分析方法A单个光伏容量F馈线2B*DG₁馈线1光伏总容量仿真验证保护CB₁(II段)正确动作CB₂(Ⅲ段)不误动CB₄(Ⅲ段)不误动保护CB₁(Ⅲ段)误动CB₄(Ⅲ段)误动仿真结果表明：光伏容量小于所求边界时电流保护正常动作；当光伏接入容量超过所求边界，会功率方向元件判据正方向2.1分布式光伏接入的配电网电流保护适应边界计算功率方向元件的约束模型■方向电流保护适用边界分析功率方向元件的约束模型反向误动；光伏等效阻抗位于区域Ⅲ2.1分布式光伏接入的配电网电流保护适应边界计算■■方向电流保护适用边界分析计算模型当光伏容量一定时，光伏正序等效阻抗受并网点电压影响，其与阻抗允许波动区域的交点方向电流保护适用边界计算模型：以光伏最大准入容量为目标函数，以三段式电流保护灵光伏电压允许跌落范围计算模型00流保护灵敏性约束流保护灵敏性约束功率方向元件可靠元件可靠动作约束方向电流保护适用边界分析(AB中点故障)保护阻抗角CB₁(I段)正确动作CB₂(Ⅲ段)不误动CB₄(Ⅲ段)不误动(AE距A节点310m故障)保护阻抗角CB₁(Ⅲ段)误动CB₂(Ⅲ段)误动CB₄(I段)动作>加入传统功率方向元件，光伏最大准入容量为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电网新型方向保护■新型方向判据基于负序电流幅值的方向元件对于中性点不接地的电网，系统不对称运行状态下存在负序电压和负序电流，作用于逆变器控制环节会产生倍频分量，影响控制稳定性和电容器寿命。因此，光伏逆变器采用抑制方向判据方向判据新能源侧故障网侧故障>暂态量提取算法：小波变换利用特征频率(尺度参数)和时间位置(位移参数)可变的时间/时间/sDFIG定子短路电流由衰减的直流分量、稳态的工频分量以及衰减的转速频率分量三部分组成：定子电流/kA定子电流/kA系统00000003.1传统距离保护在新能源送出线路上的动作性能■故障电流频偏特性对距离保护的影响无频偏情况无频偏情况有频偏情况有频偏情况频率偏移使傅式算法提取的工频电流具有时变特性，无法准确提取幅值和相角；测量阻抗具有时变特性，传统基于工频分量的距离保护均会存在误动、拒动风险。19正向区外BC相同继电正向区外BC相同继电正向区内3.2适用于新能源并网线路的快速时域距离保护■基于阻感模型的时域微分方程故障测距方法集中参数模型故障测距基本原理集中参数模型故障测距基本原理m时域方程时域方程最最小二乘存在问题存在问题50频率频率3.2适用于新能源并网线路的快速时域距离保护差分计算误差差分计算误差绝对拟合拟合误差阻感模型拟合误差分析4低退滤波同故障相电沉曲线拟合语益E3.2适用于新能源并网线路的快速时域距离保护通过构建奇异点误差权重矩阵与拟合误差权重矩阵，有效减小基于线路阻感模型的时域微分方程算法的暂态误差，提高算法收敛速度和计算稳定性；初始化拟合计算初始化拟合计算基于拟合误差的权重分配基于拟合误差的权重分配稳判据通过拟合误差判定拟合计算是否开始进入稳态当判定计算开始进入稳态时，稳判据历史权重累积达到稳态前输出历史权重累积达到稳态后输出故新定故新定E₂=[1/Ecm],1/E(m+1),…,1/Em+:]]■快速时域距离保护新原理RTDS测试法法算算法法算算氏提传统R-L算法实际故障距商5ms(本方來所提算法)6稳定性越强，收敛速dB(传统算法)dB(传统算法)dB(所提算法)5NR=30dB(传统算法)实际故障距高3.2适用于新能源并网线路的快速时域距离保护>面向装置开发，分析了整型运算零序舍入偏差与测距误差间的影响机理，引入电压闭锁判3.2适用于新能源并网线路的快速时域距离保护双馈风电场km)3.2适用于新能源并网线路的快速时域距离保护系统F₁主变T₁35kV双馈风电场反向闭锁反向闭锁反向闭锁反向闭锁反向闭锁反向闭锁反向闭锁反向闭锁反向闭锁反向闭锁况下，保护均能可靠不动。3.2适用于新能源并网线路的快速时域距离保护丰台风电场>民生血荷韩板级北板桥变电站m天津丰台风电场装机容量为50MW,共装设9丰台风电场>民生血荷韩板级北板桥变电站m3.2适