含分布式電源的配電網(wǎng)保護技術

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、無常補償器及一些附屬設施等組成的，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。如調峰、為邊遠用戶或商業(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)、先進的材料技術，靈活的制造工藝等新技術的基礎上，具有低污染、靈活方便，高可靠和高效率的新型技術手段。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)保護技術研究非常重要。

【關鍵詞】：含分布式電源；配電網(wǎng)保護技術；影響；技術策略

1、導言

近年來，隨著DG接入配電網(wǎng)，其對電網(wǎng)結構、潮流、故障特征等產(chǎn)生了深遠影響。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；網(wǎng)絡各處保護所受影響也不盡相同，導致現(xiàn)有配電網(wǎng)保護無法準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分布式發(fā)電的文獻資料和科研成果，對含分布式電源的各種配電網(wǎng)保護方案進行歸類與分析，展望了其今后的發(fā)展方向。

2、含分布式電源對配電網(wǎng)保護技術的影響

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)處于孤島運行狀態(tài)，部分負荷由DG供電，此時若自動重合閘動作，則會導致重合閘失敗；DG在饋線斷路器跳閘后持續(xù)供電，故障點電弧無法熄滅，導致自動重合閘失敗。當瞬時性故障發(fā)生時，自動重合閘能夠迅速恢復供電，但是當DG接入配網(wǎng)后，相應的配電線路會變成雙側電源供電，重合閘的動作需要考慮到兩側保護的時間配合問題與兩側電源的同步問題。

2.2計及保護影響限制DG準入容量

接入配電網(wǎng)DG容量越大，故障時DG對配網(wǎng)保護動作正確性產(chǎn)生的影響也越大，從限制DG對配網(wǎng)保護影響出發(fā)，可合理分析計算DG的準入容量。可通過PSCAD仿真軟件，根據(jù)配電網(wǎng)電流保護定值，求取出網(wǎng)絡各處DG的準入容量，在準入容量以內，可以避免因DG接入造成保護誤動。分析了DG對配網(wǎng)保護的影響，并結合電網(wǎng)實際，提出了DG準入容量計算的約束條件。限制DG準入容量，雖然配網(wǎng)保護無需任何改動，但電網(wǎng)消納DG的能力有限。

2.3對短路電流的影響

當DG并網(wǎng)運行時，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，無法預測，隨著故障位置和DG的運行狀態(tài)不同，流經(jīng)保護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雜。如配電網(wǎng)仍采用原有保護配置方案，從保護可靠性的角度考慮，DG的接入點、接入數(shù)量和準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)保護技術策略

3.1采用距離保護

距離保護的測量量是保護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，距離保護測量的是負荷阻抗；故障時反映的是保護安裝處到故障點的阻抗，其大小只與保護安裝處到故障點距離相關。距離保護具有方向性、保護范圍穩(wěn)定、靈敏度高、不受運行方式變化影響等特點，比較適合作為含DG的配電網(wǎng)保護。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，距離保護安裝在DG上游時，DG的分流作用會使保護范圍有所減小；距離保護安裝在DG下游時，不影響距離保護的正確動作。對于長短線配合系統(tǒng)，距離保護可能失去選擇性，但隨著DG容量增加，此影響呈較小趨勢甚至消失。

3.2運用合理的計算方法對分布式電源在配電網(wǎng)中進行規(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算方法的支持。在進行分布式電源的規(guī)劃中應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)驗進行有效的應用，通過學習之前的經(jīng)驗，提出各種的問題方案，再根據(jù)問題提出相對應的解決方案，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算法。在進行模擬計算法的使用上，要通過預設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)實生活中一次次的進行有效的一對一的實驗，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，因為它具有實脫離際，隨意模擬現(xiàn)象的出現(xiàn)，所以應該配合著遺傳算法上的使用。最后要合理的進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)的粒子進行發(fā)展，已達到通過一個粒子來影響全局的作用。在進行粒子群的計算上，可以明確的算出在進行分布式電源的規(guī)劃中所要使用的費用，最后通過對比，選擇出最有利最經(jīng)濟的規(guī)劃方案。

3.3基于相鄰電流保護間通信的三段式電流保護技術改造方案

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

3.4做好自適應保護

自適應保護的思想是盡可能地讓保護適應電力系統(tǒng)的變化，改善保護的性能。自適應保護的方法主要是存儲基準信息，對線路的各個電氣量實時采樣計算，然后將兩者比較，根據(jù)結果來確定故障范圍和對此故障應該采取的保護方案。但是該方法需要對每個點進行信息采集，而配電網(wǎng)絡的覆蓋面廣，運行維護較困難。明確自適應保護方法，可用計算機對電網(wǎng)的運行狀況進行實時監(jiān)控，依據(jù)系統(tǒng)運行方式的變化，使保護裝置的定值能夠進行動態(tài)調整。

4、結論

綜上，對分布式發(fā)電繼電保護技術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，普遍缺乏工程實踐。為適應分布式發(fā)電的發(fā)展，應著重開展以下幾個方面的研究工作：可從實際工程應用的角度出發(fā)，強化理論成果的可移植性；加強高滲透率情況下的配電網(wǎng)保護技術的研究，提高電網(wǎng)對DG的消納能力；將廣域網(wǎng)保護與配電自動化系統(tǒng)有機結合，實現(xiàn)硬件資源與數(shù)據(jù)共享，隨著配電網(wǎng)自動化建設的不斷深入，廣泛采集配電網(wǎng)實時運行參數(shù)，以逐步實現(xiàn)遠方控制配電網(wǎng)開關設備。

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