含分布式电源接入条件下的配网继电保护研究

２０１５年６月第ｌ８卷第６期　２０１５，Ｖｏｌ，１８，Ｎｏ．６　贵州电力技术　ＧＵＩＺＨＯＵ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　专题研讨　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｒｅｐｏｔｓ　含分布式电源接入条件下的配网继电保护研究　曾昭炜，段晓瑞，李　锦　（贵州大学电气工程学院，贵州贵阳５５００２５）　摘要：介绍了分布式电源概念，在传统配网结构以及三段式电流保护基础上分析了ＤＧ并网位置对配网的影响，　并论述了ＤＧ并网对自动重合闸的影响。　关键词：分布式电源；继电保护；自动重合闸　文章编号：１００８—０８３Ｘ（２０１５）０６—００４１—０２中图分类号：ＴＭ７７文献标志码：Ｂ　分布式电源（ＤＧ）是指功率为数千瓦至５０　ＭＷ　小型模块式的、与环境兼容的独立电源。现有大电　网运行模式基本是单辐射式，集中发电一供电，高压　如图１，ＤＧ在馈线的中间位置并人配网后，该　系统变成双电源网络。具体的说就是电源ｓ与ＤＧ　之间的区段是双电源供电，而其他线路还是单电源　供电。具体分析如下。　１．１．１　ＤＧ下游Ｆ１发生短路故障　远距离互联。当前模式随着社会的长足发展，其缺　点日益突显。首先，投资巨大而且建设周期长。第　二，土地１３益珍贵，大电网运行模式需要过多的输电　廊道。分布式发电技术在解决大电网运行缺点问题　上发挥这不可小觑的作用。　当Ｆｌ点发生短路故障时，保护Ｐ３和Ｐ４没有受　到影响，和ＤＧ没有并人时工作情况一样。流过Ｐ２　的故障电流由原先的单为系统ｓ提供变化为由系统　大容量ＤＧ接人电网一般是接人较高电压等级　的电网，而分散的ＤＧ通常接人当地配电网。ＤＧ的　Ｓ和ＤＧ共同提供，故障电流增大，但是此时保护依　然能可靠切除故障线路。由于ＤＧ的存在，流过Ｐ１　的电流，　＝，　一，。　未并人ＤＧ短路电流为　＝接入将会对配网的规划，电能质量，继电保护，电网　可靠性，电网的调度与监控等等造成影响。本文主　要对继电保护方面进行研究探讨。　Ｉｓ，其中　为系统提供电流，，　。为分布式电　源提供的电流），此时故障电流比并人ＤＧ前流过　１　分布式发电对继电保护的影响　三段式电流保护具有保护原理简单，可靠性　高的优点，在配电系统中应用广泛，但是它受电　网的接线方式和系统运行方式影响比较大。大　Ｐ１的故障电流要小（ＤＧ抵消了一部分系统电流），　并且ＤＧ的容量越大，Ｆ１发生短路是Ｐ１感受的故　障电流越小，说明Ｐ１的灵敏度将降低。　１．１．２　ＤＧ上游Ｆ２发生短路故障　当Ｆ２发生短路故障时，保护Ｐ３，Ｐ４不受影响，工　作情况与未并入ＤＧ相同。而Ｆ２发生故障不能视为　经无阻抗接地，虽然流过Ｐ１故障电流只有系统Ｓ提　多数配网的结构为放射状，采用这种结构主要目　的是为了运行的简单性和经济性。ＤＧ接入配网　使得原来单电源系统变成多电源网络，影响故障　时短路电流大小和方向，因此对原先的继电保护　产生了较大的影响。　现以ＤＧ接人系统的两种不同位置进行分析。　１．１　ＤＧ并入线路中间位置　供，但是故障电流比并入ＤＧ前要小，则Ｐ１的灵敏度　降低，严重时Ｐ１甚至要拒动（和ＤＧ的容量有关）。　１．１．３其他馈线Ｆ３发生短路故障　当Ｆ３发生短路故障，Ｐ２不受影响，工作情况与未　并入ＤＧ相同。而Ｐ３故障电流由系统ｓ和ＤＧ共同提　供，故障电流将增大，但是保护依然能可靠切除故障。　值得注意的是Ｐ１本不该动作，若ＤＧ容量太大，则Ｐ１　会误动而切除本线路，导致ＤＧ与系统自动解列。　１．１．４其他馈线Ｆ４发生短路故障　图１　ＤＧ并入线路中间位置　当Ｆ４发生短路故障，Ｐ２工作情况与未并入ＤＧ一　・４１・　贵州电力技术　第１８卷　样，没有受到影响。流过Ｐ４的故障电流由系统ｓ和　ＤＧ共同提供，故障电流增大，Ｐ４依然能可靠切除故障。　和３）一样，在大容量ＤＧ情况下Ｐ１会误动。而Ｐ３的　故障电流由系统Ｓ和ＤＧ共同提供，故障电流增大，Ｐ３　本不该动作，但是有可能Ｐ３瞬时速断保护躲不开Ｆ４　发生故障时的短路电流而误动，失去保护的选择Ｉ生。　１．２　ＤＧ并入线路末端　啦躲ＬＤ２　ＬＵ３　　图２　ＤＧ并入线路末端　如图２所示，在线路末端并入ＤＧ。此时系统ｓ　和ＤＧ之间的线路由单电源供电变成双电源供电，　其他区段仍然为单电源供电。具体分析如下。　２．２．１　ＤＧ下游Ｆ１点发生短路故障　当Ｆ１发生短路故障时，Ｐ３，Ｐ４感受不到故障电　流，因此工作情况与未并入ＤＧ时一样。由于ＤＧ　的位置在线路末端，则流过Ｐ１，Ｐ２的电流仅有系统　Ｓ提供（大小，方向均不变），Ｐ２能可靠动作并切除　故障线路。　１．２．２　ＤＧ上游Ｆ２点发生短路故障　当　点发生短路故障时，保护Ｐ３，Ｐ４与未并人　ＤＧ时工作情况一样。由于流过Ｐ１的故障电流仅系　统Ｓ提供，Ｐｌ保护动作行为不受ＤＧ并入的影响。此　时保护Ｐ２能感受到ＤＧ提供的短路电流。如果ＤＧ　提供的电流够大，Ｐ２动作后形成电力孤岛（即ＤＧ独　立地向ＬＤ３供电）。但是这种突然形成的孤岛往往　伴随低劣的电能质量，是不允许的。对于这种情况，　要采取所谓的“反孤岛”策略，即并入配网的ＤＧ感应　电压骤降或主网服务中断而与系统自动解列。　１．２．３其他馈线Ｆ３点发生短路故障　当Ｆ３发生短路故障时，短路电流由系统Ｓ和ＤＧ　共同提供，保护Ｐ３能可靠动作并切除故障线路。Ｆ３故　障的同时，短路电流也流过Ｐ１，Ｐ２，且Ｐ２属于线路末端　的保护，其整定值和动作时限都小于Ｐ１的值。若ＤＧ　容量过大，Ｐ２误动切除线路，形成电力孤岛。为了防止　这一情况的发生，ＤＧ应与系统自动解列。　１．２．４其他馈线Ｆ４点发生短路故障　当Ｆ４发生短路故障时，情况和Ｆ３故障类似。　如果ＤＧ容量过大，保护Ｐ２误动切除线路，容易形　成电力孤岛，此时ＤＧ应与系统自动锯列。若Ｐ２没　有动作，而流过保护Ｐ３的短路电流由系统Ｓ和ＤＧ　．４２．　共同提供，有可能导致Ｐ３瞬时速断保护躲不开Ｆ４　发生故障时的短路电流而误动，将失去选择性。此　时需要限制ＤＧ的容量保证保护的选择性。　通过分析，ＤＧ的并入对三段式电流保护的影　响如下：　导致本线路保护灵敏度降低，严重时保护据　动。也可能导致非故障线路保护误动，失去保护　的选择性。　２　ＤＧ并网对自动重合闸的影响　配网中有８０％的故障是瞬时性故障，传统保护　一般采用三相重合闸前加速保护，由于是单侧电源　供电，不含检测同期功能。加入ＤＧ后，配网变为多　电源供电模式，重合闸需要考虑多侧保护时间配合　问题以及电源同步问题。　在并人ＤＧ之前，自动重合闸在重合发生瞬时性　故障线路的断路器时，不会对系统造成太大的冲击，故　障线路一般能恢复正常供电。但是并人ＤＧ后，线路发　生瞬时故障，ＤＧ来不及脱离线路，继续向故障点送电，　导致故障点持续电弧，从而导致重合闸失败。　ＩＥＥＥ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　１５４７标准要求：①如果故障发生在　ＤＧ所在馈线，ＤＧ应当停止向配电网供电。②在ＤＧ　所在馈线自动化重合闸动作前，ＤＧ必须跳离配电网。　现有技术指导思想往往是让ＤＧ脱离原有的网络，返回　原来单辐射的网络便于保护，但是这样做会影响ＤＧ发　电商的利益，也与分布式电源的发展初衷是相违背的。　３　结语　分布式发电技术是未来的趋势，在给人们带来　诸多便利的同时，也产生了许多不利的影响，包括使　得调度复杂，继保难以整定等等。　参考文献：　［１］　刘林，李建兵，刘靖涛，甘立勇．分布式发电对配电网继电保护　和重合闸的影响［Ｊ］．四川电力技术，２０１１，３４（１）．　［２］苗唯时，张建华，郑云霞．分布式发电对配电系统的影响［Ｊ］．　研究与分析　收稿日期：２０１４—１２—２Ｏ　作者简介：　曾昭炜（１９８８），男，硕士，研究方向为电力系统运行与控制。ｅ—　ｍａｉｌ・８２７９０８９９８＠ｑｑ．ｔｏｍ　（本文责任编辑：刘媛）　（下转第９页）　第６期　朱历生，等：含微网的典型配电网结构研究　１４所示。双侧电源环网结构使用户可以同时得到　两个方向的电源，即在正常方式下，双侧电源同时为　用户供电，在用户侧，再配合以多台ｌ０　ｋＶ变压器同　时运行，保证用户得到真正的双电源。这一结构可　以满足从上一级高压配电变压器到１０　ｋＶ配电变压　３８０Ｖ配电网结构。　参考文献：　［１］王成山，李鹏．分布式发电，微网与智能配电网的发展与挑　战［Ｊ］．电力系统自动化，２０１０，３４（２）：１０—１４．　［２］　李振杰，袁越．智能微网——未来智能配电网新的组织形式　器的整个网络的“Ｎ一１”要求，供电可靠性很高，两　条线路上任一段发生故障，都可以通过自动或人工　的开关操作保证用户的供电。　Ａ站　站　［Ｊ］．电力系统自动化，２００９（１７）：４２—４８．　『３］ＬＡＳＳＥＴＥＲ　Ｒ，ＡＫＨＩＬ　Ａ，ＭＡＲＮＡＹ　Ｃ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ＣＥＲＴＳ　ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｃｏｎｃｅｐｔ［Ｊ］．Ｗｈｉｔｅ　ｐａｐｅｒ　ｆｏｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　Ｐｒｏｇｒａｍ，Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＵＳ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ，２００２．　［４］　黄伟，孙昶辉，吴子平，等．含分布式发电系统的微网技术研　究综述［Ｊ］．电网技术，２００９，３３（９）：１４—１８．　［５］赵宏伟，吴涛涛．基于分布式电源的微网技术［Ｊ］．电力系统　图１４含微网的配电网双侧电源环网结构　及其自动化学报，２００８，２０（１）：１２１—１２８．　［６］　陈庭记，何明．城市中压配电网接线模式研究［Ｊ］．电网技　４　结语　随着分布式发电技术、现代电力电子技术和通　信技术等的发展，微网技术应运而生。不同电压等　术，２０００，２４（９）：３５—３８．　［７］　谢晓文，刘洪．中压配电网接线模式综合比较［Ｊ］．电力系统　及其自动化学报，２００９，２１（４）：９４—９９．　收稿日期：２０１５一叭一２０　作者简介：　级的微网需要接人不同电压等级的配电网，从而产　生不同电压等级的含微网的配电网结构。本文详细　介绍了４种含微网的３５　ｋＶ或１１０　ｋＶ配电网结构、　朱历生（１９８１），男，本科，工程师，从事电力系统规划与建设的　应用研究。ｅ—ｍａｉｌ：ｂｙｚｌｓ８１＠１２６．ｃｏｒｎ　７种含微网的１　０　ｋＶ配电网结构和３种含微网的　（本文责任编辑：龙海丽）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｍｉｃｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｚｈｕ　Ｌｉｓｈｅｎｇ，Ｓｈｅｎ　Ｚｈｉｙｉ　（Ｈｅｙｕａｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｈｅｙｕａｎ　５１７０００　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ鲥ｄ，ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｓｏｍｅ　ｄｒａｗｂａｃｋｓ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｒｉｓｅｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｈｉｓｔｏｒｉｃ　ｍｏｍｅｎｔ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｇｒａｄｅ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｎｅｅｄｅｄ　ａｃｃｅｓｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｇｒａｄｅ　ｏｆ　ｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ａ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｍｉｃｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋ：３５　ｋＶ　ａｎｄ　１　１０　ｋＶ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｍｉｃｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋ．１０　ｋＶ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｍｉｃｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　３８０　Ｖ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｍｉｃｒｏ　ｎｅｔｗｏｒｋＩｎ　ｔｈｉｓ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