逆变型分布式电源接入对110 kV线路保护的影响分析与对策

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逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distribution Generator,IIDG)是应用新能源的重要形式,对实现“双碳”目标具有重要意义。IIDG受电力电子装置限流的影响,故障电流特性与同步电机型电源的故障特性存在差异,对传统的电力系统继电保护产生新的影响。目前研究IIDG对继电保护的影响主要集中在中低压配电网,研究IIDG对110 kV线路保护的影响较少。分析IIDG的故障特性为研究IIDG对110 kV线路保护的影响提供了理论基础。介绍了IIDG的工作原理,阐述利用双闭环控制实现PQ控制的方法,研究低电压穿越控制策略,分析在并网点电压发生不同类型、不同深度的跌落时IIDG的输出短路电流特性,提出了IIDG的压控正序电流源分析模型。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了典型的IIDG接入110 kV电网模型,并进行了仿真分析。基于IIDG的故障分析模型,分析了IIDG接入对110 kV线路距离保护的影响。分析表明,IIDG接入后,线路网侧距离保护比IIDG侧距离保护具有更强的耐受过渡电阻能力;IIDG接入系统的分支系数无法直接求解,导致IIDG侧距离保护Ⅱ段在整定时无法与相邻线路保护配合,距离保护Ⅲ段灵敏度校验也存在困难。通过序网分析,提出了复合分支系数的计算方法,并提出了适用于IIDG接入的距离保护Ⅱ段、Ⅲ段整定和灵敏度校验方案。仿真验证了新方案的可行性。分析了IIDG接入对110 kV线路零序电流保护的影响。根据IIDG的故障分析模型,推导出故障后线路两侧的零序电流表达式,提出通过IIDG接入容量对网侧零序电流保护原整定值进行适应性评估的方法。针对网侧断路器先断开后IIDG侧零序电流保护存在拒动的问题,提出了改进的零序电流保护方案,引入“零序电流开放信号”,依据低压有流判据来实现零序电流保护动作判据的自保持,使保护能够正确动作。论文最后对主要研究内容、创新点进行了总结,并对下一步工作进行展望。
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