含分布式电源的配电网故障方向快速识别算法研究及RTDS仿真验证RTDS

摘要

本文的研究内容来源于大规模新能源接入山西电网运行风险评估与混合储能解决方案研究项目(SGTYHT/14-JS-188)。 随着太阳能、风能等分布式电源(Distributed Generations，DGs)大量接入配电网，传统的辐射状结构配电网已经转变为多电源供电系统。传统的基于电流幅值的三段式电流保护方案难以满足配电网运行要求，因此研究一种适用于含分布式电源的配电网的保护方法迫在眉睫。本文研究并改进优化了一种含分布式电源的配电网故障方向快速识别算法，该算法仅需故障后电流的相位信息即可确定故障方向，进而实现故障区域定位。本故障识别算法由于仅利用故障电流相位信息，从而避免了由于分布式电源接入而需在配电网中大量使用功率方向元件，很大程度上使配电网运行更可靠、更经济。并且此快速方向识别算法可以与通信通道配合，构成一种新型差动保护方案；也可取代功率方向继电器，使其和三段式电流保护互相结合，形成新型方向性电流保护。 故障方向快速识别算法仅通过故障后电流信息中分离出电流的基频分量，通过离散傅里叶变换计算出故障电流以及其正、负导数相量的相位，通过计算，得出故障方向识别相量，最后识别故障方向。 本文依托实验室RTDS仿真平台搭建两个配电网系统模型，在不同的实验环境下分别分析验证了本文中的基于故障后电流相位的故障方向快速识别算法在单相、两相、三相故障的情况下的可行性，以及其他因素的干扰下的稳定性，得出结论本故障识别算法不受潮流流向、接地电阻、故障类型、DGs渗透率和谐波等因素的影响，并且本算法能够可靠地识别线路全长范围内发生故障的故障方向，具有识别故障更加全面完善，识别准确以及快速的特点。 本文中的故障方向快速识别算法计及暂态因素的干扰，得出避开暂态过程对于故障方向识别结果的干扰的方法；并且在特定的电流相位范围内提出再增加相位精细化检测控制电路，对原控制电路进行优化，提高故障方向识别的准确性。在实际线路中，可以将相位精细化检测电路作为程序编入微机继电保护中，从而准确获得故障电流相位的信息，增加在实际中使用的可行性。本文研究了系统频率偏移对本方向识别算法的影响，对由于频率偏移干扰导致的故障电流相位不稳定进行修正，故障电流相位值能够被较为精确地获取，从而使故障方向识别的准确性得到保证。

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