《智能电力系统保护技术》课件.ppt

*************************************光伏发电系统保护直流侧保护光伏方阵和直流汇流箱是光伏系统的前端部分，主要面临以下故障风险：组件热斑效应：使用旁路二极管和热成像监测接地故障：采用绝缘监测和接地故障检测直流电弧：应用电弧探测器和快速断开装置雷击保护：设置避雷器和合理接地设计直流系统保护的关键是快速检测和隔离故障，防止火灾等严重后果。现代光伏系统采用组串级监测和智能汇流箱技术，提高了故障检测的精度和速度。逆变器保护逆变器是光伏系统的核心设备，其保护系统通常包括：输入过压/欠压保护：监测直流母线电压输出过流保护：限制逆变器输出电流频率/电压越限保护：响应电网异常孤岛保护：检测并防止非计划孤岛运行温度保护：监测关键部件温度现代逆变器还具备高级网络支撑功能，如低电压穿越、有功功率调节和无功支撑等，这些功能与保护系统协调配合，确保系统安全和电网友好性。光伏发电系统保护需要考虑其特殊性：分布式特性要求分散式保护策略；电力电子接口改变了故障响应特性；系统状态多变需要自适应保护方案。随着技术发展，基于通信的协调保护和智能化保护将成为光伏系统保护的主流方向，提高系统的安全性和可靠性。风力发电系统保护风力发电机组保护现代风力发电机组通常采用双馈感应发电机(DFIG)或永磁同步发电机(PMSG)与全功率变流器的结构。风机保护系统需要覆盖机械部分和电气部分，包括：过速保护、振动保护、轴承温度保护、齿轮箱保护、发电机电气保护（如过电流、过电压、失磁保护等）和变流器保护。此外，还需要综合监测系统实时监控风机状态，实现预防性保护。风电场内部保护风电场内部电网通常为辐射状结构，需要考虑集电线路保护、变压器保护和母线保护等。由于风机电流贡献有限，传统的过电流保护在风电场内部可能失效，需要采用方向元件和通信辅助的保护方案。在大型风电场中，还需要考虑内部故障对整个风电场的影响，设计合理的故障隔离和恢复策略。并网点保护风电场并网点是风电场与外部电网的接口，需要满足电网对风电场的技术要求。主要保护功能包括：频率保护、电压保护、逆功率保护、同步检查等。现代风电场还需要具备低电压穿越(LVRT)能力，在电网故障期间保持并网运行，并提供电压支撑。这要求保护系统与风机控制系统紧密协调，在保护安全的前提下满足电网支撑要求。电网友好性保护随着风电并网容量增加，电网对风电场的要求不断提高，除了基本的安全保护外，还需要考虑电网友好性保护，如：有功功率控制保护（防止过发或欠发）、无功功率和电压控制保护、电能质量监测和保护（谐波、闪变等）、系统稳定保护（防止风电波动导致系统不稳定）。这些保护功能通常由风电场集控系统统一协调，确保风电场作为一个整体满足电网要求。储能系统保护电池单元保护电池是储能系统的核心组件，其安全运行至关重要。电池单元保护主要包括：过充保护、过放保护、过流保护、温度保护和均衡控制等。这些保护功能通常由电池管理系统(BMS)实现，通过监测每个电池单元的电压、电流和温度，实时评估电池状态，发现异常时及时采取保护措施。随着锂电池等高能量密度电池的广泛应用，热失控风险增加，要求BMS具备更高的安全监控能力，如内部短路检测和热失控预警等功能。功率变换系统保护功率变换系统(PCS)是储能系统的接口设备，其保护系统类似于光伏逆变器，包括：直流侧过压/欠压保护、交流侧过流保护、频率/电压越限保护、孤岛保护、接地故障保护和温度保护等。PCS的保护系统需要与BMS协调配合，确保在电池异常情况下能够及时切断功率传输。同时，PCS还需具备电网故障响应能力，如低电压穿越和故障电流注入等功能，这些功能需要与保护系统协调设计。系统级安全保护除了设备级保护外，储能系统还需要系统级安全保护，包括：消防系统、环境监控系统、气体检测系统和视频监控系统等。这些系统协同工作，形成多层次的安全防护体系。大型储能系统还需要能量管理系统(EMS)进行整体协调控制，EMS不仅管理能量的优化调度，还监控整个系统的安全状态，实现系统级的预防性保护和紧急响应。并网保护技术储能系统并网时，需要满足电网的接入要求，具备相应的保护功能。除了基本的频率/电压保护外，还需要根据应用场景提供特定保护功能，如：功率平滑保护（防止输出功率剧烈波动）、备用容量保护（确保应急需求时有足够容量）、孤岛保护（防止非计划孤岛运行）等。随着储能参与电网调频、调峰等辅助服务，其保护系统还需要与市场运行规则协调，确保在保障安全的同时满足辅助服务的性能要求。微电网保护技术并网/孤岛模式切换保护自动检测并适应运行模式变化自适应保护策略根据系统状态动态调整保护参数2