含分布式电源的配电网保护方案研究

刘斌 罗鑫

【摘要】 为减少分布式电源对原有配电网保护的影响，在保留配电网电流保护的基础上，根据分布式电源接入配电网的位置，对部分线路首端保护加装功率方向元件和通信设备高频发信机等装置。

【关键词】 分布式电源 配电网 电流保护 自动重合闸 改进型保护方法

关于自动重合闸装置的设置，在分布式电源上游的所有线路两端、最靠近分布式电源下游的线路首端保护处与分布式电源相邻馈线首端保护处都设置自动重合闸装置，并且线路末端保护处合闸需由所处线路首端保护处重合闸启动。分布式电源上游线路首端保护处合闸时所处线路另一端保护还未进行重合闸，因此可设为快速自动重合闸。分布式电源上游线路末端保护处双端供电，非同期重合闸的状况很可能会发生，于是在该保护处重合闸设置检同期功能。分布式电源下游和分布式电源相邻馈线的重合闸装置均采用重合闸前加速保护。

为保证电流保护的动作就需对线路首端电流保护进行整定。若接入的分布式电源容量足够大时，则对部分线路首端保护的正常动作产生影响，因此，通过理论计算得出不同位置能够接入的分布式电源的最大容量是有必要的。

实例

当配电网接入分布式电源后，会对原有继电保护造成诸多不利影响，为应对这些不利影响，在分布式电源上游新增保护，如图1所示母线C接入分布式电源，配电网新增保护7和8。

保护1装设三段式电流保护（限时电流速断保护动作时限比保护2的电流速断保护动作时限高出0.3s、过流保护动作时间0.8s）；装设功率方向元件；设置重合闸装置（设为快速直接重合闸）。

保护2装设三段式电流保护（限时电流速断保护动作时限比保护3的电流速断保护动作时限高出0.3s、过流保护动作时间0.6s）；装设功率方向元件；设置重合闸装置（没为快速直接重合闸）。

保护3装设三段式电流保护（限时电流速断保护动作时限比保护4的电流速断保护动作时限高出0.3s、过流保护动作时间0.4s）和设置重合闸装置（采用重合闸前加速保护方式）。

保护4配置电流速断保护和定时限过电流保护（过流保护动作时间0.2s）。

保护5装设三段式电流保护（限时电流速断保护动作时限比保护6的电流速断保护动作时限高出0.3s、过流保护动作时间0.4s）并设置重合闸装置（采用重合闸前加速保护），

保护6配置电流速断保护和定时限过电流保护（过流保护动作时间0.2s）。

保护7配置功率方向元件和设置重合闸装置（设为检同期重合闸），当保护2动作后发出允许信号且保护7自身的功率方向元件判断此时的短路电流功率方向为正，则保护7动作。

保护8配置功率方向元件、设置重合闸装置（设为检同期重合闸），当保护1动作后发出允许信号且保护8自身的功率方向元件判断此时的短路电流功率方向为正，则保护8动作。

保护的动作行为：

分布式电源上游线路AB出现故障时，流过保护1和保护8的短路功率方向均为正，保护l的三段式电流保护有选择性地动作，保护8接收到保护1发出的允许信号后动作于跳闸，随即保护l快速重合闸，同时启动保护8进行检同期重合闸，若是瞬时性故障馈线AE恢复供电。如果是永久性故障则在保护1重合闸后保护1仍感受到短路电流，保护8不能被启动重合闸，保护1的电流保护有选择性地动作，永久性故障被切除。此时分布式电源仍然向下游供电。

假如分布式电源上游线路BC出现故障，则保护2的三段式电流保护有选择性地动作，保护7接收到保护2发出的允许信号后动作于跳闸，随即保护2快速重合闸，同时启动保护7进行检同期重合闸，若是瞬时性故障馈线AE恢复供电。若是永久性故障则保护7不能重合闸，保护2的三段式电流保护再次有选择性地动作，故障被保护2和保护7从两端隔离，此时分布式电源仍然向下游周边负荷供电。

假如分布式电源下游线路CE出现故障，则先由保护3的重合闸前加速保护处理，若是瞬时故障则恢复正常供电，若是永久性故障则由保护3和保护4的电流保护有选择性地排除故障。

假如分布式电源相邻馈线AG出现故障，由于保护1和2装设了功率方向元件，因此保护1和2不会发生误动。若此时是瞬时性故障，由保护5的前加速保护处理，馈线AG恢复正常供电，否则保护5和6的电流保护有选择性地动作，故障被隔离。

分布式电源接入配电网后采用改进型保护方法的优势

（1）保护位于分布式电源上游，且短路故障出现在保护的上游或相邻馈线时，由于改进型的保护方法在该保护处加装了功率方向元件，此时流过保护的反向电流不会导致该保护的误动。

（2）保护位于分布式电源的下游，同时保护的下游发生短路故障，改进型保护方法通过计算得出了不造成该保护误动条件下配电网能够接入的分布式电源的最大容量，虽然分布式电源与系统电源共同提供保护的短路电流，但该保护不会发生误动。

（3）瞬时性故障出现在分布式电源上游时，配电网传统保护可能导致瞬时性故障转变为永久性故障并可能对分布式电源造成损坏。

（4）改进型保护方法在配电网母线接入单个分布式电源时，各保护整定值都可以沿用接入分布式电源前的整定值（配电网接入单个以上分布式电源只需改变个别保护整定值）。

（5）分布式电源通过非传统母线并入配电网时，对相关保护进行重新整定计算，改进型保护方法仍能够保证配电网的安全稳定运行。

三相逆变型分布式电源仿真模型

三相逆变型分布式电源并网仿真主电路模型如图2所示

三相逆变型分布式电源并网仿真控制模块如图3所示。