一種有源配電網繼電保護系統配置方案

李偉碩，鞏方波，高 華，康洺睿

（山東魯能智能技術有限公司，濟南 250101）

一種有源配電網繼電保護系統配置方案

李偉碩，鞏方波，高 華，康洺睿

（山東魯能智能技術有限公司，濟南 250101）

本文主要介紹了一種有源配電網保護配置方案，從有源配電網饋出架構出發，通過方向過流保護與區域差動保護配合，提出一整套系統性地實現有源配電網的故障快速隔離方案。

有源配電網；分布式電源（DG）；繼電保護；區域差動保護

0 引言

分布式電源（DG）的快速發展并接入配電網，使配電網中分布式電源（DG）滲透率逐步升高，從而引起配電網任意節點處都可能存在功率雙向流動，且任一時刻都可能存在正常輸送功率流向的改變。同時不同類型的分布式電源（DG）對不同故障又具有不同的故障電流特征，這都給現有僅配置純過流保護的配電網繼電保護系統帶來新的挑戰。本文希望通過重構整套配電網繼電保護系統功能配置，探討解決帶高滲透率有分布式電源（DG）的有源配電網繼電保護方案。

1 有源配電網繼電保護系統架構

如圖1所示為目前廣泛應用的的放射型有源配電網線路結構圖，D1/D2為變電站出線斷路器，K11～K14、K21～K24為配電線路分段開關，F11～F14、F21～F24為純負荷用戶分界開關，G11/G13/G22/ G24為帶分布式電源（DG）的負荷側開關。為了說明方便，本文僅考慮所有開關都是斷路器情況。

根據圖1配置該有源配電網繼電保護系統架構如下：

（1）F11～F14、F21～F24純負荷用戶分界開關處設置一段過流速斷保護，作為純負荷用戶分界開關后級故障的快速保護。

（2）G11、G13、G22、G24帶分布式電源（DG）的負荷側開關處設置一段指向DG的方向過流速斷保護，作為帶DG的負荷側開關后級故障的快速保護；再設置第二段延時過流保護作為后備。

（3）D1K11、K12K13、K21K22、K23K24帶分布式電源（DG）的區域設置區域差動保護，作為本區域內故障的快速保護。

（4）K11K12、K13K14、D2K21、K22K23不帶分布式電源（DG）的區域兩側開關可以設置指向本區域內側的故障方向一致的允許式方向縱聯短延時過流保護，實現區域外故障閉鎖跳閘、區域內故障快速跳閘。F12、F14、F16、F18開關后級故障時通過過流速斷保護快速跳閘可以避免方向縱聯短延時過流保護誤動作。為了本區域便于將來靈活擴展接入分布式電源（DG），也可以在本區域設置區域差動保護，或者預留出區域差動保護的功能接口。

（5）D1、D2、K11～K14、K21～K24開關處再配置延時過流保護作為后備保護。

2 保護系統短路故障動作行為

2.1 差動保護動作隔離故障

按照前述保護系統進行配置后，假設在D1K11區域內發生短路故障F1，各開關處動作行為如下：

（1）F11開關無過流不動作；

（2）G11開關存在過流，但方向為反方向，方向過流速斷不會動作。

（3）D1K11區域差動保護動作快速跳開D1、K11、F11、G11開關，故障隔離。

（4）K11、K12處即使感受到故障電流，其故障電流方向也不一致，從而允許式方向縱聯短延時過流保護不動作。

（5）其他區域也都在D1、K11動作跳閘隔離故障后維持正常供電。

2.2 方向縱聯過流保護動作隔離故障

按照前述保護系統進行配置后，假設在K11K12區域內發生短路故障F2，各開關處動作行為如下：

（1）D2、F11、F12開關均無過流不動作；

（2）G11、G13開關存在過流，但方向為反方向，方向過流速斷不會動作。

（3）K11、K12處的故障電流方向一致，允許式方向縱聯短延時過流保護動作跳閘隔離故障。

（4）D1K11、K3K4區域均不滿足差動保護動作條件，在K11、K12動作跳閘隔離故障后維持正常供電。

3 保護功能配置及數據傳輸

（1）F11～F14、F21～F24處。a.保護配置：一段過流速斷保護。b.數據傳輸：F11、F13、F17、F19向所在區域差動保護發送模擬量相量數據，接收差動聯動跳閘命令。

（2）G11、G13、G22、G24處。a.保護配置：第一段方向過流速斷保護（指向分布式電源）；第二段延時過流后備保護。b.數據傳輸：向所在區域差動保護發送模擬量相量數據，接收差動聯動跳閘命令。

（3）D1處。a.保護配置：區域差動保護；延時過流后備保護。b.數據傳輸：接收K11、F11、G11的模擬量相量數據，并發送差動保護聯動跳閘命令。

（4）K11、K13、D2、K22處。a.保護配置：允許式方向縱聯短延時過流保護；延時過流后備保護。b.數據傳輸：向所在區域差動保護發送模擬量相量數據，接收差動聯動跳閘命令；與對側互換本側過流方向信息（各自自主完成允許式方向縱聯短延時過流保護）。

（5）K12、K21、K23處。a.保護配置：區域差動保護；允許式方向縱聯短延時過流保護；延時過流后備保護。。b.數據傳輸：分別接收K13/F13/G13、K22/F22/G22、K24/F24/G24的模擬量相量數據，并發送差動保護聯動跳閘命令；與對側互換本側過流方向信息（各自自主完成允許式方向縱聯短延時過流保護）。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.181