含分布式電源的配電網保護方案研究

劉斌 羅鑫

【摘要】 為減少分布式電源對原有配電網保護的影響，在保留配電網電流保護的基礎上，根據分布式電源接入配電網的位置，對部分線路首端保護加裝功率方向元件和通信設備高頻發信機等裝置。

【關鍵詞】 分布式電源 配電網 電流保護 自動重合閘 改進型保護方法

關于自動重合閘裝置的設置，在分布式電源上游的所有線路兩端、最靠近分布式電源下游的線路首端保護處與分布式電源相鄰饋線首端保護處都設置自動重合閘裝置，并且線路末端保護處合閘需由所處線路首端保護處重合閘啟動。分布式電源上游線路首端保護處合閘時所處線路另一端保護還未進行重合閘，因此可設為快速自動重合閘。分布式電源上游線路末端保護處雙端供電，非同期重合閘的狀況很可能會發生，于是在該保護處重合閘設置檢同期功能。分布式電源下游和分布式電源相鄰饋線的重合閘裝置均采用重合閘前加速保護。

為保證電流保護的動作就需對線路首端電流保護進行整定。若接入的分布式電源容量足夠大時，則對部分線路首端保護的正常動作產生影響，因此，通過理論計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。

實例

當配電網接入分布式電源后，會對原有繼電保護造成諸多不利影響，為應對這些不利影響，在分布式電源上游新增保護，如圖1所示母線C接入分布式電源，配電網新增保護7和8。

保護1裝設三段式電流保護（限時電流速斷保護動作時限比保護2的電流速斷保護動作時限高出0.3s、過流保護動作時間0.8s）；裝設功率方向元件；設置重合閘裝置（設為快速直接重合閘）。

保護2裝設三段式電流保護（限時電流速斷保護動作時限比保護3的電流速斷保護動作時限高出0.3s、過流保護動作時間0.6s）；裝設功率方向元件；設置重合閘裝置（沒為快速直接重合閘）。

保護3裝設三段式電流保護（限時電流速斷保護動作時限比保護4的電流速斷保護動作時限高出0.3s、過流保護動作時間0.4s）和設置重合閘裝置（采用重合閘前加速保護方式）。

保護4配置電流速斷保護和定時限過電流保護（過流保護動作時間0.2s）。

保護5裝設三段式電流保護（限時電流速斷保護動作時限比保護6的電流速斷保護動作時限高出0.3s、過流保護動作時間0.4s）并設置重合閘裝置（采用重合閘前加速保護），

保護6配置電流速斷保護和定時限過電流保護（過流保護動作時間0.2s）。

保護7配置功率方向元件和設置重合閘裝置（設為檢同期重合閘），當保護2動作后發出允許信號且保護7自身的功率方向元件判斷此時的短路電流功率方向為正，則保護7動作。

保護8配置功率方向元件、設置重合閘裝置（設為檢同期重合閘），當保護1動作后發出允許信號且保護8自身的功率方向元件判斷此時的短路電流功率方向為正，則保護8動作。

保護的動作行為：

分布式電源上游線路AB出現故障時，流過保護1和保護8的短路功率方向均為正，保護l的三段式電流保護有選擇性地動作，保護8接收到保護1發出的允許信號后動作于跳閘，隨即保護l快速重合閘，同時啟動保護8進行檢同期重合閘，若是瞬時性故障饋線AE恢復供電。如果是永久性故障則在保護1重合閘后保護1仍感受到短路電流，保護8不能被啟動重合閘，保護1的電流保護有選擇性地動作，永久性故障被切除。此時分布式電源仍然向下游供電。

假如分布式電源上游線路BC出現故障，則保護2的三段式電流保護有選擇性地動作，保護7接收到保護2發出的允許信號后動作于跳閘，隨即保護2快速重合閘，同時啟動保護7進行檢同期重合閘，若是瞬時性故障饋線AE恢復供電。若是永久性故障則保護7不能重合閘，保護2的三段式電流保護再次有選擇性地動作，故障被保護2和保護7從兩端隔離，此時分布式電源仍然向下游周邊負荷供電。

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

假如分布式電源相鄰饋線AG出現故障，由于保護1和2裝設了功率方向元件，因此保護1和2不會發生誤動。若此時是瞬時性故障，由保護5的前加速保護處理，饋線AG恢復正常供電，否則保護5和6的電流保護有選擇性地動作，故障被隔離。

分布式電源接入配電網后采用改進型保護方法的優勢

（1）保護位于分布式電源上游，且短路故障出現在保護的上游或相鄰饋線時，由于改進型的保護方法在該保護處加裝了功率方向元件，此時流過保護的反向電流不會導致該保護的誤動。

（2）保護位于分布式電源的下游，同時保護的下游發生短路故障，改進型保護方法通過計算得出了不造成該保護誤動條件下配電網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電源共同提供保護的短路電流，但該保護不會發生誤動。

（3）瞬時性故障出現在分布式電源上游時，配電網傳統保護可能導致瞬時性故障轉變為永久性故障并可能對分布式電源造成損壞。

（4）改進型保護方法在配電網母線接入單個分布式電源時，各保護整定值都可以沿用接入分布式電源前的整定值（配電網接入單個以上分布式電源只需改變個別保護整定值）。

（5）分布式電源通過非傳統母線并入配電網時，對相關保護進行重新整定計算，改進型保護方法仍能夠保證配電網的安全穩定運行。

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仿真主電路模型如圖2所示

三相逆變型分布式電源并網仿真控制模塊如圖3所示。