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拓扑与电路
★ 5.0
基于负序功率的去中心化主动功率孤岛保护方案
Decentralized Negative Sequence Power Based Protection Scheme for Active Power Islands
| 作者 | Deepika Chhetija · Imran Khan · Zakir Hussain Rather · Suryanarayana Doolla |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2025年2月 |
| 技术分类 | 拓扑与电路 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 逆变器接口分布式电源 电力孤岛 负序功率保护方案 故障检测 方案验证 |
语言:
中文摘要
摘要:分布式网络中逆变器接口分布式电源(IIDG)渗透率的不断提高可能导致电力孤岛的形成。由于IIDG的短路电流较低且短路行为不一致,这些电力孤岛面临着保护方面的问题。为解决这些问题,本文提出了一种基于负序功率、无需通信的电力孤岛保护方案,该方案利用在继电器端子处测量的本地电压和电流。详细阐述了利用该方案进行故障检测、方向识别和协调的原理。考虑了各种故障类型、故障初始角度和故障电阻,在国际大电网会议(CIGRE)低压基准网络和改进的IEEE 33节点网络上对该方案进行了验证。使该方案经历电机启动、不平衡负载和分布式电源停运等非故障事件,以验证其有效性。利用OPAL - RT和德州仪器TMS320F28379D数字信号控制器进行了实验验证。与近期文献的对比表明,考虑可能出现的场景,所提出的方案更为高效。
English Abstract
The increasing penetration of inverter-interfaced distributed generators (IIDGs) in distribution networks can lead to the formation of power islands. These power islands face issues pertaining to protection due to the low short-circuit currents and non-uniform short-circuit behavior of IIDGs. To address these issues, in this manuscript a communication-free, negative sequence power based protection scheme is proposed for power islands, which utilizes the local voltage and current measured at the relay terminals. The fault detection, direction identification, and coordination principles using the proposed scheme are explained in detail. The scheme is validated on the CIGRE low-voltage benchmark network and the modified IEEE 33 bus network, considering various fault types, inception angles, and fault resistances. The proposed scheme is subjected to no-fault events such as motor starting, unbalanced loading and DG outages to verify its effectiveness. Experimental validation is conducted using OPAL-RT and the Texas Instruments TMS320F28379D digital signal controller. A comparison with the recent literature revealed that the proposed scheme is more efficient considering possible scenarios.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于负序功率的分散式保护方案直接契合我们在分布式光伏和储能系统领域面临的核心技术挑战。随着公司逆变器产品在配电网中的大规模部署,由逆变器接入的分布式电源(IIDGs)形成的孤岛运行模式已成为常态,而传统保护方案在低短路电流和非均匀故障特性下的失效问题,正是制约我们系统可靠性提升的瓶颈。
该方案的核心价值在于其无通信依赖的特性,仅依靠继电器端的本地电压和电流测量实现故障检测、方向识别和保护协调。这对阳光电源的产品设计具有重要意义:首先,可显著降低保护系统的通信成本和复杂度,特别适合我们在偏远地区和微电网项目中的应用场景;其次,负序功率指标对各类故障类型、起始角度和故障电阻具有良好的鲁棒性,能够有效提升我们逆变器产品在复杂工况下的保护可靠性。
从技术成熟度评估,该方案已通过CIGRE和IEEE标准网络仿真验证,并完成了OPAL-RT硬件在环测试,具备较高的工程化可行性。其对电机启动、不平衡负载等非故障事件的免疫能力,也符合我们储能系统和光储一体化解决方案的实际需求。
技术挑战主要在于如何将该算法高效集成到现有逆变器的DSP控制平台中,以及在大规模分布式场景下验证保护动作的选择性和速动性。建议我们的研发团队深入研究该方案与现有低电压穿越、孤岛检测等功能的协同机制,探索将其纳入下一代智能逆变器保护策略库的可能性,这将显著增强我们产品在高比例新能源接入场景下的竞争力。