适用于含分布式电源配电网的纵联保护方案

适用于含分布式电源配电网的纵联保护方案

田海峰

（国网大同供电公司山西大同037000）

摘要：随着太阳能应用技术的进步和国家政策扶持力度的加大，越来越多的分布式光伏电源并入配电网中，对原有的配电网保护造成了巨大的影响。基于此，文章分析了分布式电源接入配电网保护研究现状，介绍了新技术新原理构成含DG配电网保护，探讨了含DG配电网新型纵联保护方案，以期为相关问题提供一定的参考价值。

关键词：DG；配电网；纵联方案

引言

分布式电源（DG）接入配电网后，势必会对配电网造成影响，使得配电网由传统的单电源网络变成多电源网络，潮流方向也会有改变，配电网的运行、保护及控制等多方面都会受到影响，尤其是在继电保护方面，传统的保护配置方案将不适用。而分布式电源容量、类型及接入位置的不同对配电网故障电流的影响也不同。因此，为了能确保在分布式电源接入情况下保护的可靠动作，深入分析分布式电源接入后对配电网，研究新的保护策略，实施配电网的纵联保护方案，就具有十分重要的现实意义。

一、分布式电源接入配电网保护研究现状

我国现阶段的低中压配电网要是中性点经消弧线圈接地或接地的中侧电源供电的福射型网络，而地与地区之间的继电保护水平不均衡，保护的整体水平并不高。对于辖射型的网络，其潮流足单向流动的，而且配电网的故障有都是瞬时性故障，因此传统的保护设计一般都是在变电站中安装基于断路器的三段式电流保护，并在主馈线上配置动重合闹装置，而在支路上配置馆断器。分布式电源接入后，必然会对配电网的保护带来影响，使得配电网由原来的单电源辖射型网络变成双电源或多电源网络。因此必须对现在的基于单电源的配电网的保护和自动重合闹装设加以调整，否则由于分布式电源接入的原可能会出现保护装置的误动和拒动、保护的可靠性及灵敏性变差等问题，对配电网的运行带来不可避免的影响。

二、新技术新原理构成含DG配电网保护

（一）自适应保护

自适应保护定义为根据系统运行工况的变化而实时对保护定值、性能和特性进行调整，尽可能适应系统的各种变化。结合逆变型分布式电源(IIDG)故障输出特性及含IIDG配电网的故障特征，对含IIDG配电网的自适应电流速断保护进行充分分析与论证，根据不同的故障类型及故障位置，在未考虑IIDG接入配网的自适应电流速断保护基础上，提出了含IIDG配电网自适应电流速断保护的在线整定方法，大大提升了保护性能。分析了含DG配电网故障时两相电流差特点，提出了基于两相电流差的自适应速断保护动作判据和整定方法，原理简单，整定计算方便，保护性能不受运行方式变化和故障类型的影响。自适应保护基于本地测量信息，无须远方通信，其保护性能自然不受通信质量的影响与限制，并能有效节约经济投入。

（二）广域网保护

一种多智能体（Agnet）的新型电流保护，通过比较工频变化量电流幅值、工频电流幅值及相位来定位故障区域，给出了具体的故障搜索定位流程和数学描述方法，以良好的通信系统为基础构建多智能体保护结构，工程上易于实现。提出一种基于配电网通信及终端单元FTU的过流保护方案，可以有效避免DG接入配电网引起的保护误动问题，具备原理简单、现有设备改造容易、投资低等优点。在故障定位统一算法的基础上，提出一种适用于含DG的配电网故障定位的矩阵算法。该算法简单，运算量小，故障定位精确，并对分支母线节点的异常工作有一定的适应性。为适应高渗透率DG并网运行对继电保护的要求，提出一种以纵联方向比较保护基础理论为基础，以可靠的通信系统为保障，以包含DG的配电变电站及其馈出线为保护对象的主从式区域纵联保护。该保护系统可实现对整个变电站及馈出线实现纵联主保护，并在从机中配置后备功能，能够满足高渗透率下配电网保护的需要。

三、含DG配电网新型纵联保护方案

绝大多数情况下含DG配电网故障时，故障元件与正常元件相比，两端电流幅值具有明显差异，以此为基础建立纵联保护判据。若以传统电源模型代替实际DG计算，并假设电源电动势差异不大，在线路末端短路时两端电流幅值比将达到最大。此时电流幅值比为：

式中：ＩBmax，ＩAmin分别为ＩB，ＩA的最大值和最小值。对于传统电源，电源阻抗ＺA，ＺB的计算方法为等效电源出口测量电压、测量电流的正序故障分量比值的负数，即式中：含Δ变量为相应的故障分量，上标１表示正序分量。故障后在线计算各端等效电源阻抗，理论上即可近似得到传统电源下线路内部故障可能出现的最大电流幅值比，若能躲过这一比值，则线路内外部故障即能可靠区分。

图1转型纵联保护动作特性

结合图1对保护制动特性进行分析：内部故障时，测量电流差异明显，ρ较小，等效阻抗计算值差异也较明显，等效角度θ较大，保护动作位置位于三维空间图中所示方向的左侧，此时动作电流明显大于制动电流，随故障严重程度的增加ρ减小而保护灵敏度增加。即使由于DG等效误差带来的θ计算误差使之并不直接反应故障严重程度，但图中显示了在测量电流幅值比ρ越小的情况下，动作可靠性越高，甚至在ρ小于０.５以后动作电流几乎绝对大于制动电流。区外故障或正常运行情况下，测量电流幅值相等，ρ为１，此时保护又有足够的可靠裕度，且区外故障时θ＝０°，保护制动性进一步增强。因此，新的制动判据能够带来较好的动作和制动性能，且对DG等效模型误差也有较好的弥补。此外，判据并不依赖两端电流采样值同步计算，对通信的要求降低。

结束语

目前电能主要是通过输电及配电网络进行传输和分配。为了实现资源的优化配置，我国的屯力系统己经实现了大电网、大容量、高电压、长距离的发展方式，各大区域电网实现了互联，网架结构也很复杂。随着DG接入配电网，其对电网结构、潮流、故障特征等产生了深远影响。配电网故障时短路电流大小及分布均有变化，变化的程度与DG的容量、接入位置等因素直接相关;网络各处保护所受影响也不尽相同，导致现有配电网保护无法准确判断故障的位置而出现拒动、误动现象。

参考文献

[1]司新跃.逆变型分布式电源故障建模与配电网保护[D].山东大学,2016.

[2]曾德辉,王钢,郭敬梅,等.含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护方案[J].电力系统自动化,2017,41(12):86-92.