含逆变型分布式电源配电网的新型纵联保护方案

发布时间：2020-02-07 01:06

【摘要】：中小容量逆变型分布式电源(IIDG)分散接入使传统单源中压配电网变为多源网络,常规过电流保护难以适用,且基于电力电子接口的分布式电源外输出特性和故障暂态特性与同步发电机相比存在明显差异。为此,提出了适用于有功/无功解耦控制(PQ控制)IIDG的等值模型,该模型能够准确刻画出具备低电压穿越能力IIDG的电流输出特性和故障暂态特性。在此基础上,通过研究馈线公共联接点(PCC)正序电压计算值的分布特征,在PCC线路两侧无需增加额外设备的原则下,提出了适用于高渗透率IIDG分散灵活接入的配电网全线速动双端纵联保护方案,降低了多端保护对纵联通道的需求,提高了电网经济性。最后,通过PSCAD/EMTDC验证了所提等值模型的准确性以及保护方案的有效性。仿真结果表明,由该等值模型所获取的IIDG电流的最大相对计算误差≤5%,且所提保护方案不受IIDG出力、故障类型、故障位置等因素的影响。
【图文】：

1所示。图1中，iabc和uabc分别为IIDG输出的三相电流和PCC处的三相电压；R、L分别为连接IIDG与电网的电阻和电感；PWM为脉冲宽度调制信号。1.3IIDG等值模型由PQ控制策略可得到IIDG电流通用相量IIDGI与PCC正序电压通用相量pccU之间的关系，如图2所示。故障情况下，IIDG主要输出感性无功，即IIDGI滞后于pccU。此时IIDG的a相电流时域瞬时值为aIIDG0iIcost(4)式中：ω为电网角频率；IIIDG和α0分别为通用相量IIDGI的幅值和初始相位。通过三角函数变换，ia可表示为图1IIDG在正常和低压穿越运行条件下的控制框图Fig.1ControldiagramofIIDGforbothnormalandLVRToperationconditions图2IIDG输出电流与并网点电压Fig.2IIDGoutputcurrentandthevoltageatPCCaIIDG000IIDG.0IIDG.0cos()cossindqiItItIt(5)式中0为PCC电压通用相量的初始相位。IIDG输出三相对称电流，b、c两相的电流瞬时值ib、ic可由式(5)得到。联立式(4)、(5)可得22IIDGIIDG.dIIDG.q0III(6)其中，α0的表达式为IIDG.0IIDG.0022IIDG.IIDG.cossinarccosdqdqIIII(7)考虑到由式(7)解得的α0存在正负2个解，进一步地，根据图2的相量关系可得0IIDG.IIDG.0argjdqII(8)式中arg(·)表示求复数的幅角。正常运行时，若IIDG处于功率因素超前的运行状态下，同样可以得到以上的电流表达式。由式(3)、(5)、(6)可知，IIDGI与PCC正序电压的幅值和相位密切相关，故IIDG可以视为一个受PCC正序电压控制的电流源模型，即IIDGPCCI=f(U)，如图3所示。图3中，Eeq和Zeq分别为系统等值电势和等值阻抗；PLL为锁相环。

电感；PWM为脉冲宽度调制信号。1.3IIDG等值模型由PQ控制策略可得到IIDG电流通用相量IIDGI与PCC正序电压通用相量pccU之间的关系，如图2所示。故障情况下，IIDG主要输出感性无功，即IIDGI滞后于pccU。此时IIDG的a相电流时域瞬时值为aIIDG0iIcost(4)式中：ω为电网角频率；IIIDG和α0分别为通用相量IIDGI的幅值和初始相位。通过三角函数变换，ia可表示为图1IIDG在正常和低压穿越运行条件下的控制框图Fig.1ControldiagramofIIDGforbothnormalandLVRToperationconditions图2IIDG输出电流与并网点电压Fig.2IIDGoutputcurrentandthevoltageatPCCaIIDG000IIDG.0IIDG.0cos()cossindqiItItIt(5)式中0为PCC电压通用相量的初始相位。IIDG输出三相对称电流，b、c两相的电流瞬时值ib、ic可由式(5)得到。联立式(4)、(5)可得22IIDGIIDG.dIIDG.q0III(6)其中，α0的表达式为IIDG.0IIDG.0022IIDG.IIDG.cossinarccosdqdqIIII(7)考虑到由式(7)解得的α0存在正负2个解，进一步地，根据图2的相量关系可得0IIDG.IIDG.0argjdqII(8)式中arg(·)表示求复数的幅角。正常运行时，，若IIDG处于功率因素超前的运行状态下，同样可以得到以上的电流表达式。由式(3)、(5)、(6)可知，IIDGI与PCC正序电压的幅值和相位密切相关，故IIDG可以视为一个受PCC正序电压控制的电流源模型，即IIDGPCCI=f(U)，如图3所示。图3中，Eeq和Zeq分别为系统等值电势和等值阻抗；PLL为锁相环。

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