Adaptability Analysis of Power Directional Elements in Electrochemical Energy Storage Power Stations Connected to Distribution Networks

LI Chao; LI Borui; LI Bin; LI Xindong; WU Tonghua

doi:10.7500/AEPS20240602001

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Adaptability Analysis of Power Directional Elements in Electrochemical Energy Storage Power Stations Connected to Distribution Networks

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Adaptability Analysis of Power Directional Elements in Electrochemical Energy Storage Power Stations Connected to Distribution Networks
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 11, Pages: 126-135(2025)
- 作者机构：
  
  1.智能电网保护和运行控制国家重点实验室，江苏省南京市 211106
  2.天津大学电气自动化与信息工程学院，天津市 300072
  3.国家储能技术产教融合创新平台，天津市 300354
  4.国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20240602001
  CLC：
- Received：02 June 2024，
  
  Revised：2024-09-26，
  
  Published Online：15 November 2024，
  
  Published：10 June 2025
- 稿件说明：
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李超,李博睿,李斌等.功率方向元件在电化学储能电站接入配电网中的适应性分析[J].电力系统自动化,2025,49(11):126-135.

LI Chao,LI Borui,LI Bin,et al.Adaptability Analysis of Power Directional Elements in Electrochemical Energy Storage Power Stations Connected to Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):126-135.
李超,李博睿,李斌等.功率方向元件在电化学储能电站接入配电网中的适应性分析[J].电力系统自动化,2025,49(11):126-135. DOI： 10.7500/AEPS20240602001.

LI Chao,LI Borui,LI Bin,et al.Adaptability Analysis of Power Directional Elements in Electrochemical Energy Storage Power Stations Connected to Distribution Networks[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):126-135. DOI： 10.7500/AEPS20240602001.

摘要

在“碳达峰∙碳中和”目标下，电化学储能电站快速发展，但受到变流器控制策略的影响，电化学储能电站的故障特性与传统同步电源存在较大差异。同时，储能电站具有充电及放电两种运行模式，这使得其故障特征与风光等新能源不同。因此，电化学储能电站的接入将对配电网功率方向元件产生严重影响。首先，研究了电化学储能电站的故障特性，并在此基础上分析了电化学储能电站在充放电运行模式下的故障特性对电网保护方向元件的影响机理；然后，提出了基于电流选跳原理的故障识别方法，可有效消除电化学储能电站接入对功率方向元件造成的误判影响；最后，基于PSCAD/EMTDC仿真平台进行验证。结果表明，储能电站充电时短路电流与电压的相位差变化导致储能电站侧功率方向元件错误动作，而文中所提保护方案不受储能电站充电模式的影响，可以快速、正确地识别故障位置。

Abstract

Under the goal of “carbon emission peak and carbon neutrality”

the electrochemical energy storage power stations are rapidly developing. However

due to the influence of converter control strategies

the fault characteristics of electrochemical energy storage power stations are significantly different from traditional synchronous power sources. Meanwhile

the energy storage stations have charging mode and discharging mode

which makes their fault characteristics different from those of renewable energy sources such as wind and photovoltaic. Therefore

the connection of electrochemical energy storage power stations will have a serious impact on the power directional elements of the distribution network. First

the fault characteristics of electrochemical energy storage power stations are studied. On this basis

the impact mechanism of fault characteristics of electrochemical energy storage power stations under charging/discharging operation mode on the directional elements of power grid protection is analyzed. Then

the fault identification method based on the principle of current selective tripping protection is proposed to effectively eliminate the misjudgment impact of the connection of electrochemical energy storage power stations on the power directional elements. Finally

the verification is conducted based on the PSCAD/EMTDC simulation platform. The results indicate that the phase difference variation between short-circuit current and voltage during the charging of energy storage stations leads to the incorrect operation of power directional elements on the side of the energy storage stations. However

the proposed protection scheme is not affected by the charging mode of the energy storage power stations and can quickly and correctly identify the fault location.

关键词

Keywords

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