Adaptive Coordination Scheme of Single-end Backup Protection Based on Transient Characteristic Distribution

CHANG Nana; SONG Guobing; CHANG Zhongxue; ZHANG Chenhao; ZHENG Yuping; WU Tonghua

doi:10.7500/AEPS20230227002

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Adaptive Coordination Scheme of Single-end Backup Protection Based on Transient Characteristic Distribution

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Adaptive Coordination Scheme of Single-end Backup Protection Based on Transient Characteristic Distribution
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 24, Pages: 143-155(2023)
- 作者机构：
  
  1.西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市 710049
  2.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏省南京市 211106
  3.电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室，江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5108-202240278A-2-0-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20230227002
  CLC：
- Received：27 February 2023，
  
  Revised：2023-08-18，
  
  Published Online：29 November 2023，
  
  Published：25 December 2023
- 稿件说明：
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常娜娜,宋国兵,常仲学等.基于暂态特征分布的单端量后备保护自适应配合方案[J].电力系统自动化,2023,47(24):143-155.

CHANG Nana,SONG Guobing,CHANG Zhongxue,et al.Adaptive Coordination Scheme of Single-end Backup Protection Based on Transient Characteristic Distribution[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):143-155.
常娜娜,宋国兵,常仲学等.基于暂态特征分布的单端量后备保护自适应配合方案[J].电力系统自动化,2023,47(24):143-155. DOI： 10.7500/AEPS20230227002.

CHANG Nana,SONG Guobing,CHANG Zhongxue,et al.Adaptive Coordination Scheme of Single-end Backup Protection Based on Transient Characteristic Distribution[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):143-155. DOI： 10.7500/AEPS20230227002.

摘要

单端量后备保护对保证配电网安全运行具有重要的作用，但其整定工作任务繁重、难以自适应逆变类分布式电源随机接入的场景。因此

亟须研究无需逐级整定的后备保护自适应配合方案。针对故障稳态阶段高比例新能源接入后短路电流受限导致传统阶段式配合的保护存在误动/拒动的问题，提出“暂态故障识别+稳态动作判别”的接力式反时限后备保护方案。首先，定性分析并用阻抗特性验证拓扑结构变化时故障分量瞬时实功率的暂态特征分布，提取有自然差异的最小适用频带内的时域信息，计算换流器未调节阶段的暂态能量。其次，给出全网统一反时限特性方程的参数选取原则

实现相邻保护间的自适应配合；构造基于稳态电压的动作判据，得到利用故障全过程电气量的单端量后备保护配合方案。最后，仿真验证所提方法在不同拓扑、分布式电源容量以及接入方式变化时的有效性。

Abstract

Single-end backup protection plays an important role in ensuring the safe operation of the distribution network. However

its setting task is heavy and it is difficult to adapt to the scenario of the random access of inverter-interfaced distributed generation (IIDG). Therefore

it is urgent to study an adaptive coordination scheme for backup protection that does not require step-by-step setting. A relay-type inverse-time backup protection scheme with “transient fault identification+steady-state operation discrimination” is proposed to address the issue of mal-operation/miss-operation in traditional stage coordination protection due to the limited short-circuit current during the steady-state stage of faults after the high proportion of renewable energy is connected. Firstly

the qualitative analysis is conducted and impedance characteristics are used to verify the transient characteristic distribution of the instantaneous real power of the fault component when the topology changes. Time-domain information within the minimum applicable frequency band with natural differences is extracted

and the transient energy of the unregulated phase of the converter is calculated. Secondly

the parameter selection principle for the unified inverse-time characteristic equation of the entire network is given to achieve the adaptive coordination between adjacent protections. Then

an action criterion based on steady-state voltage is constructed

and a single-end backup protection coordination scheme is obtained using the electrical quantities throughout the fault process. Finally

the simulation verifies the effectiveness of the proposed method with different topologies

distributed power capacity

and changes in accessing modes.

关键词

Keywords

references

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