含分布式電源的配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)

劉星

【摘要】：配電網(wǎng)是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關(guān)、無常補(bǔ)償器及一些附屬設(shè)施等組成的，在電力網(wǎng)中起重要的分配作用。而分布式電源是用于滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求。如調(diào)峰、為邊遠(yuǎn)用戶或商業(yè)區(qū)供電，節(jié)省變電投資，提供供電可能性等等，另外，分布式電源是建立在自控系統(tǒng)、先進(jìn)的材料技術(shù)，靈活的制造工藝等新技術(shù)的基礎(chǔ)上，具有低污染、靈活方便，高可靠和高效率的新型技術(shù)手段。所以在配電網(wǎng)中加入分布式電源的使用也是電力網(wǎng)的需要。因此，對含分布式電源的配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)研究非常重要。

【關(guān)鍵詞】：含分布式電源；配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)；影響；技術(shù)策略

1、導(dǎo)言

近年來，隨著DG接入配電網(wǎng)，其對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、潮流、故障特征等產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。配電網(wǎng)故障時短路電流大小及分布均有變化，變化的程度與DG的容量、接入位置等因素直接相關(guān)；網(wǎng)絡(luò)各處保護(hù)所受影響也不盡相同，導(dǎo)致現(xiàn)有配電網(wǎng)保護(hù)無法準(zhǔn)確判斷故障的位置而出現(xiàn)拒動、誤動現(xiàn)象。本文通過研究近幾年有關(guān)分布式發(fā)電的文獻(xiàn)資料和科研成果，對含分布式電源的各種配電網(wǎng)保護(hù)方案進(jìn)行歸類與分析，展望了其今后的發(fā)展方向。

2、含分布式電源對配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的影響

2.1對重合閘的影響

目前，自動重合閘已被廣泛使用，可能會使含DG的配電網(wǎng)在故障時出現(xiàn)以下幾種現(xiàn)象：配網(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，部分負(fù)荷由DG供電，此時若自動重合閘動作，則會導(dǎo)致重合閘失??；DG在饋線斷路器跳閘后持續(xù)供電，故障點(diǎn)電弧無法熄滅，導(dǎo)致自動重合閘失敗。當(dāng)瞬時性故障發(fā)生時，自動重合閘能夠迅速恢復(fù)供電，但是當(dāng)DG接入配網(wǎng)后，相應(yīng)的配電線路會變成雙側(cè)電源供電，重合閘的動作需要考慮到兩側(cè)保護(hù)的時間配合問題與兩側(cè)電源的同步問題。

2.2計(jì)及保護(hù)影響限制DG準(zhǔn)入容量

接入配電網(wǎng)DG容量越大，故障時DG對配網(wǎng)保護(hù)動作正確性產(chǎn)生的影響也越大，從限制DG對配網(wǎng)保護(hù)影響出發(fā)，可合理分析計(jì)算DG的準(zhǔn)入容量?？赏ㄟ^PSCAD仿真軟件，根據(jù)配電網(wǎng)電流保護(hù)定值，求取出網(wǎng)絡(luò)各處DG的準(zhǔn)入容量，在準(zhǔn)入容量以內(nèi)，可以避免因DG接入造成保護(hù)誤動。分析了DG對配網(wǎng)保護(hù)的影響，并結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際，提出了DG準(zhǔn)入容量計(jì)算的約束條件。限制DG準(zhǔn)入容量，雖然配網(wǎng)保護(hù)無需任何改動，但電網(wǎng)消納DG的能力有限。

2.3對短路電流的影響

當(dāng)DG并網(wǎng)運(yùn)行時，即便潮流方向不變，在短路時短路電流值都會受到影響，流過保護(hù)的短路電流值會發(fā)生變化，并且這種變化是不定向的，無法預(yù)測，隨著故障位置和DG的運(yùn)行狀態(tài)不同，流經(jīng)保護(hù)處的故障電流值會增大或減小。這些故障電流值的具體變化情況隨配電網(wǎng)中DG種類和接入數(shù)量的增加而變得更加的復(fù)雜。如配電網(wǎng)仍采用原有保護(hù)配置方案，從保護(hù)可靠性的角度考慮，DG的接入點(diǎn)、接入數(shù)量和準(zhǔn)入容量等都會受到很大的限制。

3、含分布式電源的配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)策略

3.1采用距離保護(hù)

距離保護(hù)的測量量是保護(hù)安裝處母線電壓與線路電流之比，反映測量阻抗的降低而動作。正常時，距離保護(hù)測量的是負(fù)荷阻抗；故障時反映的是保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的阻抗，其大小只與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)距離相關(guān)。距離保護(hù)具有方向性、保護(hù)范圍穩(wěn)定、靈敏度高、不受運(yùn)行方式變化影響等特點(diǎn)，比較適合作為含DG的配電網(wǎng)保護(hù)。并通過仿真分析表明，DG的接入位置對測量阻抗產(chǎn)生了一定影響，距離保護(hù)安裝在DG上游時，DG的分流作用會使保護(hù)范圍有所減??；距離保護(hù)安裝在DG下游時，不影響距離保護(hù)的正確動作。對于長短線配合系統(tǒng)，距離保護(hù)可能失去選擇性，但隨著DG容量增加，此影響呈較小趨勢甚至消失。

3.2運(yùn)用合理的計(jì)算方法對分布式電源在配電網(wǎng)中進(jìn)行規(guī)劃

一切的對于分布式電源使用的規(guī)劃都離不開合理的計(jì)算方法的支持。在進(jìn)行分布式電源的規(guī)劃中應(yīng)該合理的采用遺傳算法。在遺傳算法的使用上，要注重對曾經(jīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效的應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)之前的經(jīng)驗(yàn)，提出各種的問題方案，再根據(jù)問題提出相對應(yīng)的解決方案，最終才能在規(guī)劃的過程中找到最優(yōu)的解決方案。另外還要合理的使用模擬計(jì)算法。在進(jìn)行模擬計(jì)算法的使用上，要通過預(yù)設(shè)一個分布式電源在配電網(wǎng)規(guī)劃中出現(xiàn)的問題，并通過在現(xiàn)實(shí)生活中一次次的進(jìn)行有效的一對一的實(shí)驗(yàn)，最終得到整個問題的最全的解決方案。但是這種算法的使用也是存在著諸多的弊端的，因?yàn)樗哂袑?shí)脫離際，隨意模擬現(xiàn)象的出現(xiàn)，所以應(yīng)該配合著遺傳算法上的使用。最后要合理的進(jìn)行粒子群算法的使用。粒子群算法，就是在眾多的粒子中尋找到最優(yōu)的粒子進(jìn)行發(fā)展，已達(dá)到通過一個粒子來影響全局的作用。在進(jìn)行粒子群的計(jì)算上，可以明確的算出在進(jìn)行分布式電源的規(guī)劃中所要使用的費(fèi)用，最后通過對比，選擇出最有利最經(jīng)濟(jì)的規(guī)劃方案。

3.3基于相鄰電流保護(hù)間通信的三段式電流保護(hù)技術(shù)改造方案

將相鄰線路保護(hù)作為一個保護(hù)單元，利用后級線路方向性電流保護(hù)閉鎖前級三段式方向電流保護(hù)。該方案邏輯簡單，新增輔助設(shè)備少；本線內(nèi)故障全線速動切除，避免了DG投退造成保護(hù)定值頻繁改動；通過本側(cè)保護(hù)聯(lián)跳對側(cè)斷路器，線路對側(cè)無需安裝保護(hù)裝置，簡化了保護(hù)配置。在實(shí)際應(yīng)用中，通信設(shè)備的可靠性對保護(hù)的影響至關(guān)重要，需要設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)冗措施確保保護(hù)動作正確性；需要考慮運(yùn)行方式變化對該保護(hù)方案帶來的不利影響并加以改進(jìn)。

3.4做好自適應(yīng)保護(hù)

自適應(yīng)保護(hù)的思想是盡可能地讓保護(hù)適應(yīng)電力系統(tǒng)的變化，改善保護(hù)的性能。自適應(yīng)保護(hù)的方法主要是存儲基準(zhǔn)信息，對線路的各個電氣量實(shí)時采樣計(jì)算，然后將兩者比較，根據(jù)結(jié)果來確定故障范圍和對此故障應(yīng)該采取的保護(hù)方案。但是該方法需要對每個點(diǎn)進(jìn)行信息采集，而配電網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面廣，運(yùn)行維護(hù)較困難。明確自適應(yīng)保護(hù)方法，可用計(jì)算機(jī)對電網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，使保護(hù)裝置的定值能夠進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

4、結(jié)論

綜上，對分布式發(fā)電繼電保護(hù)技術(shù)的研究工作雖取得了一定的成果，但多數(shù)研究成果局限于理論研究，普遍缺乏工程實(shí)踐。為適應(yīng)分布式發(fā)電的發(fā)展，應(yīng)著重開展以下幾個方面的研究工作：可從實(shí)際工程應(yīng)用的角度出發(fā)，強(qiáng)化理論成果的可移植性；加強(qiáng)高滲透率情況下的配電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)的研究，提高電網(wǎng)對DG的消納能力；將廣域網(wǎng)保護(hù)與配電自動化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)硬件資源與數(shù)據(jù)共享，隨著配電網(wǎng)自動化建設(shè)的不斷深入，廣泛采集配電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行參數(shù)，以逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備。

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