金甚達(dá)，范春菊，郭雅蓉，晁晨栩

考慮分布式逆變電源特性的距離II段自適應(yīng)保護(hù)整定方案

金甚達(dá)1，范春菊1，郭雅蓉2，晁晨栩1

(1.上海交通大學(xué)電氣工程系，上海 200240；2.中國電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100089)

隨著新能源的發(fā)展與應(yīng)用，適用于光伏發(fā)電的逆變電源越來越多地投入電網(wǎng)中使用。由于分布式逆變電源與傳統(tǒng)電源的故障特性和輸出特性不同，電網(wǎng)原有的距離保護(hù)動(dòng)作特性將會(huì)有所改變。詳細(xì)分析了分布式逆變電源的故障特性及其對(duì)電網(wǎng)距離II段保護(hù)的影響。結(jié)合不同故障類型下傳統(tǒng)距離II段保護(hù)的分支系數(shù)，對(duì)含分布式逆變電源線路的距離II段保護(hù)整定的分支系數(shù)進(jìn)行修正。提出適用于含分布式逆變電源的輸電線路的距離II段保護(hù)整定方案，提高了含新能源電網(wǎng)的距離保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性和可靠性。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了含分布式逆變電源的電網(wǎng)模型進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了所提出的自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定方案的有效性，提高了距離II段保護(hù)動(dòng)作的靈敏性和可靠性。

逆變電源；故障分析；測(cè)量阻抗；分支系數(shù)；自適應(yīng)距離保護(hù)

0 引言

隨著現(xiàn)代環(huán)境污染與資源短缺問題的日益嚴(yán)重，太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電方式受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。利用太陽能發(fā)電的光伏系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，其通過三相逆變器接入電網(wǎng)的分布式能源一般稱為分布式逆變電源(inverter-interfaced distributed generator, IIDG)。

在分布式能源滲透率較高的電網(wǎng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障電壓暫降時(shí)，如果不采取特殊控制手段，會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模光伏電源退出運(yùn)行，降低電網(wǎng)的穩(wěn)定性。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，國家電網(wǎng)明確要求分布式逆變電源具有低壓穿越能力[1]。

基于滿足并網(wǎng)規(guī)程要求的IIDG低壓穿越運(yùn)行的控制策略，可以得到IIDG的輸出特性與故障特性。分布式逆變電源的故障特性和傳統(tǒng)電源不同，對(duì)交流電網(wǎng)的距離保護(hù)，特別是逆變電源接入點(diǎn)上游距離II段保護(hù)的動(dòng)作特性有著巨大影響，使得該處距離II段保護(hù)的靈敏性不一定滿足要求，無法可靠切除距離I段保護(hù)范圍外的故障。因此研究IIDG接入后交流電網(wǎng)自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定方案，對(duì)于新能源的大規(guī)模接入電網(wǎng)具有至關(guān)重要的意義。

對(duì)含分布式能源輸電線路的繼電保護(hù)技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究。其中，一部分學(xué)者針對(duì)逆變電源的故障特性進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[2-4]指出了分布式電源對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)的支撐作用，并對(duì)逆變電源故障進(jìn)行了仿真建模，從而引出了IIDG的低壓穿越運(yùn)行能力。文獻(xiàn)[5-8]分析了IIDG在不同故障下短路電流的特性，并且定性地給出了IIDG的故障模型以及特征，但是并沒有給出逆變電源的輸出特性。文獻(xiàn)[9-12]結(jié)合IIDG不同目標(biāo)的控制策略，分析逆變電源在不對(duì)稱故障下的輸出特性，但是沒能夠定量地給出逆變電源的輸出故障電流的表達(dá)式。還有一部分學(xué)者針對(duì)分布式能源對(duì)電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行分析[13-24]。文獻(xiàn)[13]分析了分布式電源接入電網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)電壓以及短路電流的影響，對(duì)光伏系統(tǒng)的接入位置與容量有指導(dǎo)性作用，但對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)沒有提出改進(jìn)方案。文獻(xiàn)[14-18]分析了分布式逆變電源的接入對(duì)距離保護(hù)、負(fù)序保護(hù)元件和方向元件的影響，并提出了改進(jìn)措施，但是并沒有提出距離保護(hù)的改進(jìn)整定計(jì)算方法。文獻(xiàn)[19-21]指出光伏電源對(duì)接入系統(tǒng)不同位置的距離保護(hù)產(chǎn)生影響，會(huì)造成保護(hù)的拒動(dòng)與誤動(dòng)。文獻(xiàn)[19]提出利用系統(tǒng)正負(fù)序電流消去逆變電源輸出電流的方法來整定計(jì)算。文獻(xiàn)[20-21]基于光伏容量與電流量大小，求得逆變電源的等效阻抗，利用其等效阻抗進(jìn)行整定計(jì)算?，F(xiàn)有距離保護(hù)II段的研究，都沒有考慮到逆變電源特殊的故障特性對(duì)分支系數(shù)的影響，整定結(jié)果與實(shí)際結(jié)果會(huì)存在誤差。文獻(xiàn)[22-23]針對(duì)風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)，提出基于撬棒電阻的雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場(chǎng)等值方法，并提出了含雙饋風(fēng)機(jī)電網(wǎng)的距離保護(hù)整定計(jì)算方案，給出接地故障時(shí)分支系數(shù)的表達(dá)式，但是并不適用于含逆變電源電網(wǎng)的距離保護(hù)整定計(jì)算。所以，到目前為止，還沒有一種適用于含分布式逆變電源電網(wǎng)系統(tǒng)的自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定計(jì)算方案。

分布式逆變電源的故障特性，即非線性和限流特性，使得含逆變電源線路的距離保護(hù)整定計(jì)算，特別是距離II段保護(hù)整定值的計(jì)算變得更為復(fù)雜和困難。本文充分考慮分布式逆變電源特殊故障特性對(duì)電網(wǎng)距離II段保護(hù)動(dòng)作特性的影響，修正了距離II段保護(hù)的分支系數(shù)，提出一種適用于含分布式逆變電源電網(wǎng)系統(tǒng)的自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定方案。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了含IIDG的電網(wǎng)仿真模型，對(duì)自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

1 分布式逆變電源的故障特性分析

1.1 分布式逆變電源的故障特性

根據(jù)低壓穿越能力的要求，IIDG通常利用-解耦控制策略的基本原理，通過該控制策略可以得到其輸出特性。

當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，利用延時(shí)對(duì)消技術(shù)和正負(fù)序解耦獨(dú)立控制方法，消除逆變電源的負(fù)序分量，所以當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，IIDG輸出的總電流如式(1)所示[25]。

1.2 分布式逆變電源對(duì)距離II段保護(hù)動(dòng)作特性的影響分析

圖1 含逆變電源的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.1距離II段保護(hù)的傳統(tǒng)整定方法

含逆變電源接入電網(wǎng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)距離II段保護(hù)整定方法，是利用復(fù)合序網(wǎng)圖將外接電源等效為一個(gè)電壓源與等效阻抗的方法。文獻(xiàn)[21]利用光伏場(chǎng)站電池組件的輸出電流與電壓特性，求得了等效阻抗的表達(dá)式，如式(2)所示。

1.2.2逆變電源特性對(duì)距離II段保護(hù)動(dòng)作特性的影響

在光伏逆變電源接入的電網(wǎng)發(fā)生故障后，其輸出電流具有三段式的特性，在電壓降落低于0.1 p.u時(shí)，逆變電源以恒定有功功率輸出電流；在電壓降落大于0.1 p.u時(shí)，逆變電源以壓控電流源特性輸出電流；在電壓降落更大，電壓值跌至低于式(1)中的U后，逆變電源有恒流源特性，即輸出2倍逆變器的額定電流。因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生的故障類型不同時(shí)，逆變電源輸出電流特性會(huì)發(fā)生變化，即使光伏輸出功率確定，其等效阻抗還與故障類型和故障點(diǎn)位置相關(guān)，不是恒定不變的，不可以將光伏逆變電源簡(jiǎn)單地等效為電壓源與一個(gè)恒定不變的阻抗來計(jì)算。

所以，按照傳統(tǒng)的距離II段保護(hù)的整定方法進(jìn)行整定計(jì)算，保護(hù)的整定值是具有誤差的。保護(hù)1處的II段距離保護(hù)可能會(huì)存在靈敏度不夠而拒動(dòng)，或者保護(hù)范圍過大而誤動(dòng)的問題。所以，按照逆變電源的輸出特性，系統(tǒng)的分支系數(shù)如式(4)所示。

此時(shí)，保護(hù)整定值與測(cè)量阻抗的關(guān)系如圖2所示。

圖2 保護(hù)整定值與測(cè)量阻抗的關(guān)系

2 不同故障類型距離II段保護(hù)的整定計(jì)算

距離保護(hù)是反映保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)距離的保護(hù)，為了保證保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)距離成正比，對(duì)于不同的故障類型，采用不同的接線方式。

2.1 相間距離保護(hù)

2.1.1接線方式

2.1.2分支系數(shù)計(jì)算

接入傳統(tǒng)電源的輸電線路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 含接入電源的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 接地距離保護(hù)

2.2.1接線方式

在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障與兩相接地故障時(shí)，需要考慮零序電流的影響，此時(shí)，為了使阻抗繼電器的測(cè)量阻抗等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗，應(yīng)該使用零序電流補(bǔ)償接線方式來進(jìn)行計(jì)算。

2.2.2分支系數(shù)計(jì)算

表1 系統(tǒng)發(fā)生不同故障時(shí)的分支系數(shù)

從上述分析可以看出，即使是傳統(tǒng)電源接入電網(wǎng)的距離保護(hù)，在不同故障類型和不同接線方式下，分支系數(shù)的差別很大。

3 逆變電源接入后不同故障類型距離II段保護(hù)分支系數(shù)的修正方法

當(dāng)接入電源為分布式逆變電源時(shí)，逆變電源的故障特性不同于傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)電源。逆變電源有正序電流最大值為2倍逆變器額定電流，且不輸出負(fù)序電流的特性，對(duì)于距離II段保護(hù)的分支系數(shù)需要作出修正。由于逆變電源的零序阻抗很低[26]，可以忽略不計(jì)，且逆變電源不提供負(fù)序電流，即負(fù)序阻抗無窮大，所以發(fā)生各種類型故障的序網(wǎng)圖有所改變。

圖4 含逆變電源系統(tǒng)QM線路兩相相間故障時(shí)復(fù)合序網(wǎng)圖

圖5 含逆變電源系統(tǒng)QM線路單相接地故障時(shí)復(fù)合序網(wǎng)圖

此時(shí)，各序的分支系數(shù)可以表示為

根據(jù)分支系數(shù)的表達(dá)式，含逆變電源電網(wǎng)的分支系數(shù)與按照傳統(tǒng)整定方法必然有所不同，直接影響到上游II段距離保護(hù)的整定值大小。若按照傳統(tǒng)整定方法進(jìn)行整定計(jì)算，距離保護(hù)可能有靈敏性不夠或者誤動(dòng)的情況發(fā)生。

為了保證距離II段保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性與靈敏性，必須根據(jù)逆變電源的故障特性，對(duì)正序、負(fù)序和零序的分支系數(shù)重新進(jìn)行計(jì)算和修正，按照修正后的分支系數(shù)進(jìn)行距離II段保護(hù)的整定計(jì)算。

4 含逆變電源的輸電線路自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定方案

4.1 故障運(yùn)行點(diǎn)及其整定值計(jì)算

修正分支系數(shù)后，需要根據(jù)系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行距離II段保護(hù)的整定值計(jì)算，進(jìn)行整定計(jì)算，必須詳細(xì)計(jì)算各種故障類型下的分支系數(shù)，為了準(zhǔn)確計(jì)算各序分支系數(shù)，就需要根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算逆變電源所提供的各序短路電流。

根據(jù)各種類型故障的復(fù)合序網(wǎng)圖，可以得到如式(8)所示的逆變電源外部網(wǎng)絡(luò)特性[25]。

將逆變電源的外部網(wǎng)絡(luò)特性與逆變電源的故障特性相結(jié)合就可以確定故障運(yùn)行點(diǎn)，如圖6所示。其中交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出電流與并網(wǎng)點(diǎn)電壓既能夠滿足IIDG的輸出特性的關(guān)系，也能滿足外部網(wǎng)絡(luò)特性的關(guān)系，所以其對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值與縱坐標(biāo)值就是故障時(shí)的并網(wǎng)點(diǎn)電壓與輸出電流。

表2 外部網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)a與b的表達(dá)式

在求得分支系數(shù)后，代入保護(hù)1處的II段距離保護(hù)整定值公式，就可以計(jì)算出保護(hù)1處距離II段保護(hù)的整定值。

4.2 含逆變電源的輸電線路自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定流程

含分布式逆變電源的輸電線路發(fā)生故障后，考慮逆變電源輸出特性的自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定計(jì)算流程如圖7所示。

圖7 考慮逆變電源特性的自適應(yīng)距離II段保護(hù)流程

在進(jìn)行含分布式逆變電源輸電線路的距離II段保護(hù)整定值的計(jì)算過程中，首先，判斷系統(tǒng)發(fā)生的故障是否接地，接地故障分為單相接地故障與兩相接地故障，相間故障分為兩相相間故障與三相短路故障；根據(jù)故障類型選擇本文中對(duì)應(yīng)的分支系數(shù)表達(dá)式；然后，根據(jù)分布式逆變電源故障運(yùn)行點(diǎn)的確定方法，確定逆變電源的輸出電流與并網(wǎng)點(diǎn)電壓；再根據(jù)本文中對(duì)分支系數(shù)的修正方法修正對(duì)應(yīng)故障下的分支系數(shù)值；最后，將修正的分支系數(shù)代入整定值公式，計(jì)算出距離II段保護(hù)的整定值。

5 仿真分析與驗(yàn)證

5.1 仿真系統(tǒng)及其參數(shù)

利用PSCAD/EMTDC仿真平臺(tái)對(duì)圖1所示的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，并利用Matlab進(jìn)行理論數(shù)據(jù)計(jì)算，系統(tǒng)的參數(shù)如表3所示。

表3 系統(tǒng)各部分阻抗參數(shù)

其中，PQ線路的長(zhǎng)度為50 km，QM線路的長(zhǎng)度為25 km。系統(tǒng)中性點(diǎn)接地運(yùn)行，其電壓等級(jí)為110 kV，光伏逆變電源輸送容量為20 MVA，系統(tǒng)短路容量也為20 MVA。故障開始時(shí)間為0.5 s，故障持續(xù)時(shí)間為1 s。

5.2 不同故障類型下距離II段保護(hù)的整定值及其動(dòng)作特性

5.2.1兩相相間故障

在PQ線路與QM線路不同位置發(fā)生兩相相間故障，且光伏容量恒定時(shí)，保護(hù)1處測(cè)量阻抗的仿真結(jié)果如表4所示。

表4 發(fā)生兩相相間故障時(shí)測(cè)量阻抗的仿真值

在PQ線路與QM線路不同位置發(fā)生兩相相間故障時(shí)，保護(hù)1處的測(cè)量阻抗與保護(hù)整定值的關(guān)系如圖8所示，測(cè)量阻抗軌跡圖記錄了在故障發(fā)生時(shí)(=?0.5 s)，從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過程。

圖8 發(fā)生兩相相間故障時(shí)測(cè)量阻抗的仿真值與故障點(diǎn)位置的關(guān)系

圖8中，圓柱體表示動(dòng)作阻抗的阻抗圓，三維曲線為測(cè)量阻抗，若測(cè)量阻抗曲線進(jìn)入圓柱體內(nèi)，則距離保護(hù)裝置動(dòng)作，反之保護(hù)不動(dòng)作。根據(jù)計(jì)算，在系統(tǒng)發(fā)生兩相相間短路故障時(shí)，傳統(tǒng)方案整定結(jié)果與按逆變電源輸出特性整定方案的整定結(jié)果對(duì)比如表5與圖9所示。圖9中距離為故障點(diǎn)位置與母線P的距離。

表5 兩相相間故障兩種方案整定結(jié)果對(duì)比

圖9 兩相相間故障兩種方案整定結(jié)果對(duì)比

由表5與圖9可知，兩相相間故障情況下，本文所提出的依據(jù)逆變電源特性進(jìn)行II段距離保護(hù)的整定值比傳統(tǒng)方案的整定值大，保護(hù)的靈敏度更高，可以作為保護(hù)1處I段距離保護(hù)的后備保護(hù)，且對(duì)QM線路的保護(hù)范圍約為47%，不超過保護(hù)3處I段保護(hù)的范圍，保護(hù)不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。

5.2.2單相接地故障

在PQ線路與QM線路不同位置發(fā)生單相接地故障，且光伏容量恒定時(shí)，保護(hù)1處測(cè)量阻抗的計(jì)算結(jié)果如表6所示。

在PQ線路與QM線路不同位置發(fā)生單相接地故障時(shí)，保護(hù)1處的測(cè)量阻抗與保護(hù)整定值的關(guān)系如圖10所示，測(cè)量阻抗軌跡圖記錄了在故障發(fā)生時(shí)(=?0.5 s)，從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過程。

表6 發(fā)生單相接地故障時(shí)測(cè)量阻抗的仿真值

圖10 發(fā)生單相接地故障時(shí)測(cè)量阻抗的仿真值與故障點(diǎn)位置的關(guān)系

圖10中，圓柱體表示動(dòng)作阻抗的阻抗圓，三維曲線為測(cè)量阻抗，若測(cè)量阻抗曲線進(jìn)入圓柱體內(nèi)，則距離保護(hù)裝置動(dòng)作，反之保護(hù)不動(dòng)作。根據(jù)計(jì)算，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，傳統(tǒng)方案整定結(jié)果與按逆變電源輸出特性整定方案的整定結(jié)果對(duì)比如表7與圖11所示。圖11中的距離為故障點(diǎn)與母線P的距離。

表7 單相接地故障兩種方案整定結(jié)果對(duì)比

圖11 單相接地故障兩種方案整定結(jié)果對(duì)比

由表7與圖11可知，單相接地故障情況下，本文所提出的依據(jù)逆變電源特性進(jìn)行II段距離保護(hù)的整定值比傳統(tǒng)方案的整定值大，保護(hù)的靈敏度更高，可以作為保護(hù)1處I段距離保護(hù)的后備保護(hù)，且對(duì)QM線路的保護(hù)范圍約為73%，不超過保護(hù)3處I段保護(hù)的范圍，保護(hù)不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。

5.2.3兩相接地故障

在PQ線路與QM線路不同位置發(fā)生兩相接地故障，且光伏容量恒定時(shí)，保護(hù)1處測(cè)量阻抗的計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果如表8所示。

表8 發(fā)生兩相接地故障時(shí)測(cè)量阻抗的仿真值

在PQ線路與QM線路不同位置發(fā)生兩相接地故障時(shí)，保護(hù)1處的測(cè)量阻抗與保護(hù)整定值的關(guān)系如圖12所示，測(cè)量阻抗軌跡圖記錄了在故障發(fā)生時(shí)(=?0.5 s)，從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過程。

圖12中，圓柱體表示動(dòng)作阻抗的阻抗圓，三維曲線為測(cè)量阻抗，若測(cè)量阻抗曲線進(jìn)入圓柱體內(nèi)，則距離保護(hù)裝置動(dòng)作，反之保護(hù)不動(dòng)作。根據(jù)計(jì)算，在系統(tǒng)發(fā)生兩相接地故障時(shí)，傳統(tǒng)方案整定結(jié)果與按逆變電源輸出特性整定方案的整定結(jié)果對(duì)比如表9與圖13所示。圖13中距離為故障點(diǎn)與母線P的距離。

圖12 發(fā)生兩相接地故障時(shí)測(cè)量阻抗的仿真值與故障點(diǎn)位置的關(guān)系

表9 兩相接地故障兩種方案整定結(jié)果對(duì)比

圖13 兩相接地故障兩種方案整定結(jié)果對(duì)比

由表9與圖13可知，兩相接地故障情況下，本文所提出的依據(jù)逆變電源特性進(jìn)行II段距離保護(hù)的整定值比傳統(tǒng)方案的整定值大，保護(hù)的靈敏度更高，可以作為保護(hù)1處I段距離保護(hù)的后備保護(hù)，且對(duì)QM線路的保護(hù)范圍約為52%，不超過保護(hù)3處I段保護(hù)的范圍，保護(hù)不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。

6 結(jié)論

分布式逆變電源已經(jīng)廣泛地接入電網(wǎng)中使用，但是逆變電源的故障特性與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的故障特性有著較大區(qū)別，從而影響接入電網(wǎng)距離保護(hù)，特別是距離II段保護(hù)的動(dòng)作特性。本文對(duì)分布式逆變電源的故障特性進(jìn)行了分析，結(jié)合逆變電源故障特性對(duì)距離II段保護(hù)的整定計(jì)算進(jìn)行修正?？梢缘玫揭韵陆Y(jié)論：

1)?分布式逆變電源的輸出特性與傳統(tǒng)電源不同，對(duì)接入電網(wǎng)的距離保護(hù)會(huì)產(chǎn)生影響，直接影響到系統(tǒng)距離保護(hù)的分支系數(shù)，進(jìn)一步影響距離保護(hù)II段的整定值與保護(hù)的動(dòng)作特性。

2)?可以結(jié)合逆變電源的故障特性，找到逆變電源的故障運(yùn)行點(diǎn)，再通過對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)分支系數(shù)的修正，進(jìn)行多種故障情況下距離保護(hù)整定值的計(jì)算流程，進(jìn)一步給出含逆變電源輸電線路的自適應(yīng)距離II段保護(hù)整定方案。

3)?在多種故障類型情況下，含逆變電源輸電線路的自適應(yīng)整定計(jì)算方法比傳統(tǒng)保護(hù)整定計(jì)算方法下距離II段保護(hù)的整定值更大，靈敏度更高，可以作為保護(hù)1處I段保護(hù)的后備保護(hù)，并且能夠保護(hù)部分長(zhǎng)度下游路線，且不超過下游路線的I段保護(hù)范圍。

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Adaptive distance section II protection setting scheme considering the characteristics of an inverter-interfaced distributed generator

JIN Shenda1, FAN Chunju1, GUO Yarong2, CHAO Chenxu1

(1. School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100089, China)

With the development and application of renewable energy, an increasing number of inverter-interfaced distributed generators (IIDG) suitable for photovoltaic power generation are connected to the power grid. Because the fault characteristics and output characteristics of the IIDG are different from traditional power generation, the original operational characteristics of distance protection of the power grid will be changed. The fault characteristics of IIDG and their impact on network distance protection are analyzed. Combined with traditional branch coefficients of distance section II protection, the branch coefficient of the distance section II protection with IIDG is corrected. In addition, this paper proposes an adaptive distance protection scheme for power grids with IIDG to improve the accuracy and reliability of distance section II protection. Finally, a grid model with IIDG is built in PSCAD/EMTDC, verifying the validity of the proposed scheme and the improvement of sensitivity and reliability of distance section II protection action through the simulation.

inverter generator; fault analysis; measured impedance; branch coefficient; adaptive distance protection

10.19783/j.cnki.pspc.210929

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助(2017YFB0903201)；國家電網(wǎng)公司總部科技項(xiàng)目資助“在線智能自整定的距離保護(hù)技術(shù)研究”

This work is supported by the National Key Research and Development Program of China (No. 2017YFB0903201).

2021-10-19；

2022-02-10

金甚達(dá)(1996—)，男，通信作者，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樾履茉唇尤腚娋W(wǎng)后的繼電保護(hù)；E-mail: jsd123@sjtu.edu.cn

范春菊(1967—)，女，博士，副教授，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)；E-mail: fanchunju@sjtu.edu.cn

郭雅蓉(1989—)，女，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)原理。E-mail: guoyarong@epri.sgcc.com.cn

(編輯 姜新麗)