Applicability analysis and feasible region calculation of power directional element for grid-connected line of energy storage power station

He Jiawei; Xue Feng; Li Xu; Wang Zhongyu; Tang Yanmei; Li Bin; Zhou Bohao; Sun Qiang

doi:10.16081/j.epae.202512027

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Applicability analysis and feasible region calculation of power directional element for grid-connected line of energy storage power station

ENERGY STORAGE PLANNING\，REGULATION AND OPERATION FOR POWER SYSTEM WITH HIGH PENETRATION OF RENEWABLE ENERGY | 更新时间：2026-09-24

- Applicability analysis and feasible region calculation of power directional element for grid-connected line of energy storage power station
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 10, Pages: 95-104(2026)
- 作者机构：
  
  1.智能配用电装备与系统全国重点实验室（天津大学），天津 300072
  2.许继电气股份有限公司，河南许昌 461000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Project of China Electrical Equipment Group Co.,Ltd.（Research on Key Technology and Equip-ment Development of Protection and Control of New Power System）(CEE-2023-B-01-01-012-XJ)
- DOI：10.16081/j.epae.202512027
  CLC： TM771
- Received：10 June 2025，
  
  Revised：2025-12-01，
  
  Online First：30 December 2025，
  
  Published：10 October 2026
- 稿件说明：
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何佳伟,薛峰,李旭等.储能电站并网线路功率方向元件的适用性分析及可行域计算[J].电力自动化设备,2026,46(10):95-104.

He Jiawei,Xue Feng,Li Xu,et al.Applicability analysis and feasible region calculation of power directional element for grid-connected line of energy storage power station[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):95-104.
何佳伟,薛峰,李旭等.储能电站并网线路功率方向元件的适用性分析及可行域计算[J].电力自动化设备,2026,46(10):95-104. DOI： 10.16081/j.epae.202512027.

He Jiawei,Xue Feng,Li Xu,et al.Applicability analysis and feasible region calculation of power directional element for grid-connected line of energy storage power station[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):95-104. DOI： 10.16081/j.epae.202512027.

摘要

大容量储能电站接入交流电网时，受充／放电工作模式和控制策略影响，其故障特性区别于传统同步机系统和风光新能源并网系统，因此会对功率方向元件等保护原理的动作性能产生影响。基于储能电站的充／放电工作模式和控制策略，分析了储能电站并网线路发生故障后的电压、电流相量特征，及其对功率方向元件动作特性的影响机理。在此基础上，提出了一种基于粒子群寻优的功率方向元件可行域边界定量计算方法，实现了储能电站并网线路功率方向元件适应极限的准确求取。基于PSCAD／EMTDC仿真平台进行仿真验证。结果表明，储能电站运行在充电模式时功率方向元件出现不正确动作的风险较高。此外，提出的功率方向元件可行域边界计算方法具有良好的正确性和精确性。

Abstract

When the large-capacity energy storage power station is connected to the AC power grid，its fault characteristics differ significantly from those of traditional synchronous machine systems and wind-solar new energy systems due to the influence of charging／discharging working modes and control strategies，thereby affecting the performance of protective devices such as power directional elements. Based on the charging／discharging working modes and control strategies of the energy storage power station，the voltage and current phasor characteristics after the fault of the grid-connected line of the energy storage power station，and its influence mechanism on the action characteristics of the power directional element are analyzed. On this basis，a quantitative calculation method based on particle swarm optimization is proposed to determine the feasible region boundary of the power directional element，which realizes the accurate calculation of the adaptive limit of the power directional element of the grid-connected line of the energy storage power station. Simulation verification is carried out based on PSCAD／EMTDC simulation platform. The results show that the risk of incorrect action of the power directional element is high when the energy storage power station works in the charging mode. In addition，the proposed feasible region boundary calculation method of power directional element has good correctness and accuracy.

关键词

Keywords

references

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