DG接入對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作的影響

徐密

摘要：分布式電源（DG）大量接入配電網(wǎng)，使配電網(wǎng)成為功率雙向流動(dòng)的有源網(wǎng)路，傳統(tǒng)電流保護(hù)不能滿(mǎn)足保護(hù)的需求。本文分析DG接入對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作的影響，DG接入會(huì)引起潮流方向發(fā)生變化，對(duì)線(xiàn)路保護(hù)產(chǎn)生助增作用以及分流作用，引起保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)。

關(guān)鍵詞：分布式電源（DG）;配電網(wǎng)保護(hù);助增作用;分流作用

0.引言

隨著DG在配電網(wǎng)中的滲透率不斷提高，傳統(tǒng)的電流保護(hù)不能滿(mǎn)足保護(hù)的需求。DG接入配電網(wǎng)模型如圖1所示，當(dāng)線(xiàn)路故障時(shí)，DG接入使配電網(wǎng)成為功率雙向流動(dòng)的有源網(wǎng)路，潮流的雙向流動(dòng)會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)作;DG對(duì)下游線(xiàn)路與相鄰線(xiàn)路的保護(hù)有助增作用，使其故障電流增大，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng);DG對(duì)上游線(xiàn)路保護(hù)有分流作用，使其故障電流減小，導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)[39-43]。

1. DG接入引起潮流方向變化

傳統(tǒng)配電網(wǎng)為單端電源供電的輻射型網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)方向與整定值是固定的，DG接入配電網(wǎng)會(huì)造成配電網(wǎng)潮流方向變化，可能會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)作。BC段為雙端電源供電，若相鄰線(xiàn)路BF重載或者DG上游重載，并且DG出力較大，BC段的潮流方向可能為反方向，即C到B，如圖2所示。潮流方向的變化可能會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)電流保護(hù)誤動(dòng)作。

當(dāng)DG上游AB段發(fā)生故障F1時(shí)，保護(hù)1動(dòng)作隔離故障，但DG可以繼續(xù)給線(xiàn)路供電，因此DG上游BC段仍有短路電流流過(guò)，故障并未完全被隔離。故障電流的分布如圖3所示。

若短路電流值達(dá)到了保護(hù)動(dòng)作整定值，保護(hù)2將會(huì)誤動(dòng)作;若短路電流值未達(dá)到保護(hù)動(dòng)作整定值，保護(hù)2不動(dòng)作，但DG的存在可能使故障處電弧難以熄滅或者重燃，這兩種情況都不利于配電網(wǎng)保護(hù)正確動(dòng)作。無(wú)DG時(shí)，保護(hù)2處無(wú)短路電流，接入DG時(shí)，保護(hù)2處仍有短路電流存在。接入DG時(shí)，只有保護(hù)1動(dòng)作不能完全切除故障，保護(hù)2處的短路電流可能引起保護(hù)2誤動(dòng)作，因此需要制定策略使保護(hù)2動(dòng)作，完全隔離故障。

當(dāng)相鄰線(xiàn)路BF發(fā)生故障F3時(shí)，若DG出力較大，對(duì)線(xiàn)路BF產(chǎn)生助增作用， BC段將存在逆向短路電流，若其值達(dá)到保護(hù)動(dòng)作整定值，保護(hù)2將會(huì)誤動(dòng)作。保護(hù)2處的電流變化與上述情況相似。根據(jù)對(duì)故障電流方向的判別制定保護(hù)方案防止保護(hù)2誤動(dòng)作。

因此，當(dāng)DG上游或者相鄰線(xiàn)路故障時(shí)，高滲透率DG的接入將會(huì)導(dǎo)致功率方向變化而引起配電網(wǎng)保護(hù)誤動(dòng)作，低滲透率DG也會(huì)影響保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性。

2. DG對(duì)線(xiàn)路保護(hù)的助增作用

DG接入配電網(wǎng)相當(dāng)于在配電網(wǎng)中增加了一個(gè)出力變化的電源。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，DG的助增作用將會(huì)影響故障電流的大小，從而影響保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確性。

DG接入會(huì)對(duì)下游線(xiàn)路產(chǎn)生助增作用。當(dāng)下游線(xiàn)路故障時(shí)，其助增作用將使故障電流增大，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作，并可能導(dǎo)致保護(hù)范圍擴(kuò)大，難以與下游的線(xiàn)路保護(hù)配合隔離故障。如圖1所示，當(dāng)DG下游DE線(xiàn)路末端發(fā)生故障F2時(shí)，本應(yīng)保護(hù)4的限時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作隔離故障，但DG對(duì)線(xiàn)路DE的助增作用使故障電流增加，引起線(xiàn)路保護(hù)4的電流速斷保護(hù)動(dòng)作。隨著DG出力逐漸增大，助增電流會(huì)使保護(hù)3范圍擴(kuò)大，電流速斷保護(hù)誤動(dòng)作，與下游保護(hù)4失去配合，失去選擇性。

故障附加電路如圖4所示。假設(shè)加入DG前后ZSB、ZBC、ZCD、ZF2、ZR、UF2保持不變，ZSB為母線(xiàn)B處系統(tǒng)等值阻抗，ZBC、ZCD分別為線(xiàn)路BC、CD段的等值阻抗，ZF2為線(xiàn)路DE段上D點(diǎn)到故障點(diǎn)F2處的等值阻抗，ZR為故障點(diǎn)下游系統(tǒng)等值阻抗，UF2為故障前F2點(diǎn)處的電壓。ZG為DG的等值阻抗。

未加入DG時(shí)，QF3處的故障電流為：

（1）

加入DG后，QF3處的故障電流為：

（2）

根據(jù)上述兩式可判斷，加入DG后QF3處的故障電流增大，可能會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)作。

3. DG對(duì)線(xiàn)路保護(hù)的分流作用

DG下游故障時(shí)，DG對(duì)上游線(xiàn)路保護(hù)有分流作用，使故障電流值減小，可能導(dǎo)致保護(hù)拒絕動(dòng)作。如圖1所示，當(dāng)CD段發(fā)生故障F4時(shí)，DG接入會(huì)影響電流速斷保護(hù)與過(guò)流保護(hù)正確動(dòng)作，失去后備保護(hù)作用。

故障附加電路如圖5所示。假設(shè)加入DG前后ZSB、ZBC、ZF4、UF4保持不變，ZF4為線(xiàn)路CD段上C點(diǎn)到故障F4處的等值阻抗，UF4為故障前F4處電壓。

未加入DG時(shí)，QF2處的故障電流為：

（3）

加入DG后，QF2處的故障電流為：

（4）

則QF2處保護(hù)裝置故障電流比值為：

（5）

根據(jù)上式可以判斷，加入DG后QF2處的故障電流比無(wú)DG時(shí)的故障電流小，這可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)作。DG的接入位置影響線(xiàn)路保護(hù)動(dòng)作，并且DG的出力越大，分流作用越大，保護(hù)拒絕動(dòng)作的可能性越大。

總結(jié)

本文理論分析了配電網(wǎng)不同位置發(fā)生故障時(shí)，DG接入對(duì)保護(hù)動(dòng)作的影響。DG接入會(huì)引起潮流方向發(fā)生變化，對(duì)線(xiàn)路保護(hù)產(chǎn)生助增作用以及分流作用，引起保護(hù)誤動(dòng)或者拒動(dòng)。

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