DG接入對配電網保護動作的影響

徐密

摘要：分布式電源（DG）大量接入配電網，使配電網成為功率雙向流動的有源網路，傳統電流保護不能滿足保護的需求。本文分析DG接入對配電網保護動作的影響，DG接入會引起潮流方向發生變化，對線路保護產生助增作用以及分流作用，引起保護誤動或者拒動。

關鍵詞：分布式電源（DG）;配電網保護;助增作用;分流作用

0.引言

隨著DG在配電網中的滲透率不斷提高，傳統的電流保護不能滿足保護的需求。DG接入配電網模型如圖1所示，當線路故障時，DG接入使配電網成為功率雙向流動的有源網路，潮流的雙向流動會引起保護誤動作;DG對下游線路與相鄰線路的保護有助增作用，使其故障電流增大，導致保護誤動;DG對上游線路保護有分流作用，使其故障電流減小，導致保護拒動[39-43]。

1. DG接入引起潮流方向變化

傳統配電網為單端電源供電的輻射型網絡，保護方向與整定值是固定的，DG接入配電網會造成配電網潮流方向變化，可能會引起保護誤動作。BC段為雙端電源供電，若相鄰線路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導致傳統電流保護誤動作。

當DG上游AB段發生故障F1時，保護1動作隔離故障，但DG可以繼續給線路供電，因此DG上游BC段仍有短路電流流過，故障并未完全被隔離。故障電流的分布如圖3所示。

若短路電流值達到了保護動作整定值，保護2將會誤動作;若短路電流值未達到保護動作整定值，保護2不動作，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保護正確動作。無DG時，保護2處無短路電流，接入DG時，保護2處仍有短路電流存在。接入DG時，只有保護1動作不能完全切除故障，保護2處的短路電流可能引起保護2誤動作，因此需要制定策略使保護2動作，完全隔離故障。

當相鄰線路BF發生故障F3時，若DG出力較大，對線路BF產生助增作用， BC段將存在逆向短路電流，若其值達到保護動作整定值，保護2將會誤動作。保護2處的電流變化與上述情況相似。根據對故障電流方向的判別制定保護方案防止保護2誤動作。

因此，當DG上游或者相鄰線路故障時，高滲透率DG的接入將會導致功率方向變化而引起配電網保護誤動作，低滲透率DG也會影響保護動作的準確性。

2. DG對線路保護的助增作用

DG接入配電網相當于在配電網中增加了一個出力變化的電源。當發生故障時，DG的助增作用將會影響故障電流的大小，從而影響保護動作的準確性。

DG接入會對下游線路產生助增作用。當下游線路故障時，其助增作用將使故障電流增大，導致保護誤動作，并可能導致保護范圍擴大，難以與下游的線路保護配合隔離故障。如圖1所示，當DG下游DE線路末端發生故障F2時，本應保護4的限時電流速斷保護動作隔離故障，但DG對線路DE的助增作用使故障電流增加，引起線路保護4的電流速斷保護動作。隨著DG出力逐漸增大，助增電流會使保護3范圍擴大，電流速斷保護誤動作，與下游保護4失去配合，失去選擇性。

故障附加電路如圖4所示。假設加入DG前后ZSB、ZBC、ZCD、ZF2、ZR、UF2保持不變，ZSB為母線B處系統等值阻抗，ZBC、ZCD分別為線路BC、CD段的等值阻抗，ZF2為線路DE段上D點到故障點F2處的等值阻抗，ZR為故障點下游系統等值阻抗，UF2為故障前F2點處的電壓。ZG為DG的等值阻抗。

未加入DG時，QF3處的故障電流為：

（1）

加入DG后，QF3處的故障電流為：

（2）

根據上述兩式可判斷，加入DG后QF3處的故障電流增大，可能會引起保護誤動作。

3. DG對線路保護的分流作用

DG下游故障時，DG對上游線路保護有分流作用，使故障電流值減小，可能導致保護拒絕動作。如圖1所示，當CD段發生故障F4時，DG接入會影響電流速斷保護與過流保護正確動作，失去后備保護作用。

故障附加電路如圖5所示。假設加入DG前后ZSB、ZBC、ZF4、UF4保持不變，ZF4為線路CD段上C點到故障F4處的等值阻抗，UF4為故障前F4處電壓。

未加入DG時，QF2處的故障電流為：

（3）

加入DG后，QF2處的故障電流為：

（4）

則QF2處保護裝置故障電流比值為：

（5）

根據上式可以判斷，加入DG后QF2處的故障電流比無DG時的故障電流小，這可能會導致保護拒動作。DG的接入位置影響線路保護動作，并且DG的出力越大，分流作用越大，保護拒絕動作的可能性越大。

總結

本文理論分析了配電網不同位置發生故障時，DG接入對保護動作的影響。DG接入會引起潮流方向發生變化，對線路保護產生助增作用以及分流作用，引起保護誤動或者拒動。

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