含分布式電源的配電網(wǎng)保護(hù)方案研究

劉斌 羅鑫

【摘要】 為減少分布式電源對(duì)原有配電網(wǎng)保護(hù)的影響，在保留配電網(wǎng)電流保護(hù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)分布式電源接入配電網(wǎng)的位置，對(duì)部分線(xiàn)路首端保護(hù)加裝功率方向元件和通信設(shè)備高頻發(fā)信機(jī)等裝置。

【關(guān)鍵詞】 分布式電源 配電網(wǎng) 電流保護(hù) 自動(dòng)重合閘 改進(jìn)型保護(hù)方法

關(guān)于自動(dòng)重合閘裝置的設(shè)置，在分布式電源上游的所有線(xiàn)路兩端、最靠近分布式電源下游的線(xiàn)路首端保護(hù)處與分布式電源相鄰饋線(xiàn)首端保護(hù)處都設(shè)置自動(dòng)重合閘裝置，并且線(xiàn)路末端保護(hù)處合閘需由所處線(xiàn)路首端保護(hù)處重合閘啟動(dòng)。分布式電源上游線(xiàn)路首端保護(hù)處合閘時(shí)所處線(xiàn)路另一端保護(hù)還未進(jìn)行重合閘，因此可設(shè)為快速自動(dòng)重合閘。分布式電源上游線(xiàn)路末端保護(hù)處雙端供電，非同期重合閘的狀況很可能會(huì)發(fā)生，于是在該保護(hù)處重合閘設(shè)置檢同期功能。分布式電源下游和分布式電源相鄰饋線(xiàn)的重合閘裝置均采用重合閘前加速保護(hù)。

為保證電流保護(hù)的動(dòng)作就需對(duì)線(xiàn)路首端電流保護(hù)進(jìn)行整定。若接入的分布式電源容量足夠大時(shí)，則對(duì)部分線(xiàn)路首端保護(hù)的正常動(dòng)作產(chǎn)生影響，因此，通過(guò)理論計(jì)算得出不同位置能夠接入的分布式電源的最大容量是有必要的。

實(shí)例

當(dāng)配電網(wǎng)接入分布式電源后，會(huì)對(duì)原有繼電保護(hù)造成諸多不利影響，為應(yīng)對(duì)這些不利影響，在分布式電源上游新增保護(hù)，如圖1所示母線(xiàn)C接入分布式電源，配電網(wǎng)新增保護(hù)7和8。

保護(hù)1裝設(shè)三段式電流保護(hù)（限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限比保護(hù)2的電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限高出0.3s、過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.8s）；裝設(shè)功率方向元件；設(shè)置重合閘裝置（設(shè)為快速直接重合閘）。

保護(hù)2裝設(shè)三段式電流保護(hù)（限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限比保護(hù)3的電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限高出0.3s、過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.6s）；裝設(shè)功率方向元件；設(shè)置重合閘裝置（沒(méi)為快速直接重合閘）。

保護(hù)3裝設(shè)三段式電流保護(hù)（限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限比保護(hù)4的電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限高出0.3s、過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.4s）和設(shè)置重合閘裝置（采用重合閘前加速保護(hù)方式）。

保護(hù)4配置電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.2s）。

保護(hù)5裝設(shè)三段式電流保護(hù)（限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限比保護(hù)6的電流速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限高出0.3s、過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.4s）并設(shè)置重合閘裝置（采用重合閘前加速保護(hù)），

保護(hù)6配置電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.2s）。

保護(hù)7配置功率方向元件和設(shè)置重合閘裝置（設(shè)為檢同期重合閘），當(dāng)保護(hù)2動(dòng)作后發(fā)出允許信號(hào)且保護(hù)7自身的功率方向元件判斷此時(shí)的短路電流功率方向?yàn)檎?，則保護(hù)7動(dòng)作。

保護(hù)8配置功率方向元件、設(shè)置重合閘裝置（設(shè)為檢同期重合閘），當(dāng)保護(hù)1動(dòng)作后發(fā)出允許信號(hào)且保護(hù)8自身的功率方向元件判斷此時(shí)的短路電流功率方向?yàn)檎?，則保護(hù)8動(dòng)作。

保護(hù)的動(dòng)作行為：

分布式電源上游線(xiàn)路AB出現(xiàn)故障時(shí)，流過(guò)保護(hù)1和保護(hù)8的短路功率方向均為正，保護(hù)l的三段式電流保護(hù)有選擇性地動(dòng)作，保護(hù)8接收到保護(hù)1發(fā)出的允許信號(hào)后動(dòng)作于跳閘，隨即保護(hù)l快速重合閘，同時(shí)啟動(dòng)保護(hù)8進(jìn)行檢同期重合閘，若是瞬時(shí)性故障饋線(xiàn)AE恢復(fù)供電。如果是永久性故障則在保護(hù)1重合閘后保護(hù)1仍感受到短路電流，保護(hù)8不能被啟動(dòng)重合閘，保護(hù)1的電流保護(hù)有選擇性地動(dòng)作，永久性故障被切除。此時(shí)分布式電源仍然向下游供電。

假如分布式電源上游線(xiàn)路BC出現(xiàn)故障，則保護(hù)2的三段式電流保護(hù)有選擇性地動(dòng)作，保護(hù)7接收到保護(hù)2發(fā)出的允許信號(hào)后動(dòng)作于跳閘，隨即保護(hù)2快速重合閘，同時(shí)啟動(dòng)保護(hù)7進(jìn)行檢同期重合閘，若是瞬時(shí)性故障饋線(xiàn)AE恢復(fù)供電。若是永久性故障則保護(hù)7不能重合閘，保護(hù)2的三段式電流保護(hù)再次有選擇性地動(dòng)作，故障被保護(hù)2和保護(hù)7從兩端隔離，此時(shí)分布式電源仍然向下游周邊負(fù)荷供電。

假如分布式電源下游線(xiàn)路CE出現(xiàn)故障，則先由保護(hù)3的重合閘前加速保護(hù)處理，若是瞬時(shí)故障則恢復(fù)正常供電，若是永久性故障則由保護(hù)3和保護(hù)4的電流保護(hù)有選擇性地排除故障。

假如分布式電源相鄰饋線(xiàn)AG出現(xiàn)故障，由于保護(hù)1和2裝設(shè)了功率方向元件，因此保護(hù)1和2不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。若此時(shí)是瞬時(shí)性故障，由保護(hù)5的前加速保護(hù)處理，饋線(xiàn)AG恢復(fù)正常供電，否則保護(hù)5和6的電流保護(hù)有選擇性地動(dòng)作，故障被隔離。

分布式電源接入配電網(wǎng)后采用改進(jìn)型保護(hù)方法的優(yōu)勢(shì)

（1）保護(hù)位于分布式電源上游，且短路故障出現(xiàn)在保護(hù)的上游或相鄰饋線(xiàn)時(shí)，由于改進(jìn)型的保護(hù)方法在該保護(hù)處加裝了功率方向元件，此時(shí)流過(guò)保護(hù)的反向電流不會(huì)導(dǎo)致該保護(hù)的誤動(dòng)。

（2）保護(hù)位于分布式電源的下游，同時(shí)保護(hù)的下游發(fā)生短路故障，改進(jìn)型保護(hù)方法通過(guò)計(jì)算得出了不造成該保護(hù)誤動(dòng)條件下配電網(wǎng)能夠接入的分布式電源的最大容量，雖然分布式電源與系統(tǒng)電源共同提供保護(hù)的短路電流，但該保護(hù)不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。

（3）瞬時(shí)性故障出現(xiàn)在分布式電源上游時(shí)，配電網(wǎng)傳統(tǒng)保護(hù)可能導(dǎo)致瞬時(shí)性故障轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰眯怨收喜⒖赡軐?duì)分布式電源造成損壞。

（4）改進(jìn)型保護(hù)方法在配電網(wǎng)母線(xiàn)接入單個(gè)分布式電源時(shí)，各保護(hù)整定值都可以沿用接入分布式電源前的整定值（配電網(wǎng)接入單個(gè)以上分布式電源只需改變個(gè)別保護(hù)整定值）。

（5）分布式電源通過(guò)非傳統(tǒng)母線(xiàn)并入配電網(wǎng)時(shí)，對(duì)相關(guān)保護(hù)進(jìn)行重新整定計(jì)算，改進(jìn)型保護(hù)方法仍能夠保證配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三相逆變型分布式電源仿真模型

三相逆變型分布式電源并網(wǎng)仿真主電路模型如圖2所示

三相逆變型分布式電源并網(wǎng)仿真控制模塊如圖3所示。