中國儲能網(wǎng)訊：1研究背景
分布式發(fā)電接入配電系統(tǒng)后的保護控制問題始終是電網(wǎng)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。分布式電源的接入改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)的潮流分布, 傳統(tǒng)保護的選擇性和靈敏性下降。與此同時, 并網(wǎng)型分布式電源通過電力電子器件與電網(wǎng)相連, 不同控制策略決定不同的故障特性, 將超高壓系統(tǒng)保護簡單套用在分布式電源接入的配電系統(tǒng)中并不是理想的保護方案。
為此, 提出了基于故障暫態(tài)分量的暫態(tài)極性比較保護新原理及方案, 由于故障暫態(tài)分量反映的是電網(wǎng)自身的故障暫態(tài)特性, 與系統(tǒng)兩側(cè)電源種類與容量無關(guān),因此, 克服了分布式發(fā)電接入容量與系統(tǒng)容量相差巨大而導(dǎo)致的短路電流差異性問題; 與此同時, 故障暫態(tài)高頻分量持續(xù)時間在毫秒級上, 隨著微處理器以及傳感器的發(fā)展, 能夠提供高速保護, 從而適應(yīng)含分布式電源的配電網(wǎng)保護速動性要求, 有利于保障配電網(wǎng)保護與分布式電源低電壓穿越能力之間的配合關(guān)系。
2暫態(tài)極性比較保護原理
暫態(tài)極性比較保護運用小波變換提取故障暫態(tài)高頻信號的某一頻段信息作為故障判斷的依據(jù), 通過比較暫態(tài)高頻信號的極性, 迅速準(zhǔn)確判斷出故障位置。
暫態(tài)極性比較保護的保護判據(jù)正是針對暫態(tài)電流信號高頻分量的極性, 利用互相關(guān)函數(shù)的概念來對兩個暫態(tài)信號的相似程度進行描述。當(dāng)線路兩端流過的暫態(tài)高頻信號符合高度正相關(guān)條件, 則可依此判別為線路區(qū)內(nèi)故障, 反之, 當(dāng)符合高度負相關(guān)的條件時, 故障為區(qū)外故障。
暫態(tài)極性比較保護可以覆蓋所有故障類型。更重要的是, 基于暫態(tài)量信息的配電網(wǎng)集成保護方法不會受到配電網(wǎng)架構(gòu)、分布式電源種類、容量、接入位置等因素的影響。而且, 該保護方法具有自適應(yīng)的特點。數(shù)據(jù)采樣率、離散小波變換提取頻段與故障判定時間, 三者是相互關(guān)聯(lián)的。根據(jù)不同的硬件平臺所能達到的采樣頻率和數(shù)據(jù)處理能力, 小波變換可以根據(jù)具體需要提取不同頻段的暫態(tài)高頻信號, 隨著頻段的增高, 信號衰減速度增快, 因而基于極性比較的保護原理動作速度大大提高。
3分布式電源多點接入配電系統(tǒng)的集成保護
隨著新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在配電網(wǎng)的接入, 配電網(wǎng)必須從微電網(wǎng)和規(guī)模化分布式電源集中式并入中壓配電網(wǎng)兩方面雙管齊下, 最大限度地提升電網(wǎng)消納可再生能源的能力, 形成更加分布、更多互動的主動配電網(wǎng)。目前, 分布式傳感設(shè)備的性能在智能變電站的發(fā)展建設(shè)過程中得到快速發(fā)展和提升, 這為配電系統(tǒng)集成保護的工程應(yīng)用提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。此外, 基于全球定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對時、智能電子設(shè)備之間的光纖網(wǎng)絡(luò)對時技術(shù)也在工程實踐中得到很好的應(yīng)用?；谔岢龅姆植际桨l(fā)電多點接入配電系統(tǒng)暫態(tài)極性比較保護原理, 可以構(gòu)建區(qū)域集中綜合控制與本地保護控制系統(tǒng)相結(jié)合的主動配電網(wǎng)保護系統(tǒng)。在母線處設(shè)立一個集成保護單元(IR), 基于本地信息以及相鄰保護單元的故障信息實現(xiàn)對本地單一電氣設(shè)備母線和線路的保護。與此同時, 配電網(wǎng)集成保護單元根據(jù)不同的情況綜合多點的信息完成基于多點信息的保護控制功能, 從而完成故障快速定位以及后備保護的功能, 實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)保護及自動化。
當(dāng)故障發(fā)生時, 故障高頻分量將由故障點向整個網(wǎng)絡(luò)傳播, 由每個電流互感器檢測到的暫態(tài)電流信號的極性將具有一定的規(guī)律, 即指向故障點的一組電流互感器檢測到的暫態(tài)電流極性方向一致, 背離故障點的一組電流互感器檢測到的暫態(tài)電流極性方向一致。每個集成保護單元, 可以檢測出故障相對于母線的相對位置, 通過綜合比較整個配電網(wǎng)中每個集成保護單元的信息, 就可以識別出故障發(fā)生的位置。當(dāng)確定為母線故障時, 保護單元向與母線相連的所有斷路器發(fā)出跳閘指令。當(dāng)故障判別為線路故障, 則母線側(cè)與故障線路相連的斷路器接到跳閘指令跳開, 從而隔離故障區(qū)域。集成網(wǎng)絡(luò)保護單元利用來自集成保護單元極性判斷信息實現(xiàn)后備保護功能。
4結(jié)語
本文提出的暫態(tài)極性比較保護原理不受分布式電源接入容量和短路電流差異影響, 提高了保護的速動性。在此基礎(chǔ)上形成的集成保護方案實現(xiàn)了含分布式電源配電系統(tǒng)的快速故障定位與隔離, 有助于提高未來主動配電網(wǎng)對可再生能源的接納能力, 保障系統(tǒng)供電可靠性。
