含DG配电网保护研究现状分析

薛媛媛 张伟

摘 要：文章介绍并分析了根据故障时DG能否孤岛运行，含DG配电网保护的三种运行方式。重点讨论了改善含DG配电网保护的主要方案，多数方案是将DG看作恒功率电源，忽略DG的随机性，具有一定局限性，因此，需要进一步研究适用于DG接入后的配电网保护方案。

关键词：分布式发电（DG）；配电网；继电保护

中图分类号：TM77 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）31-0055-02

Abstract： This paper introduces and analyzes three operation modes of distribution network protection， which are based on whether DG can run islanding or not when the fault occurs， and include DG protection. The main schemes to improve the protection of distribution network with DG are discussed in detail. Most of the schemes regard DG as a constant power supply and ignore the randomness of DG， which has some limitations. Therefore， it is necessary to further study the protection scheme for distribution network after DG access.

Keywords： distributed generation （DG）； distribution network； relay protection

引言

随着分布式电源（DG）大量接入配电网，传统辐射型配电网的拓扑结构发生改变，潮流方向不确定，给配电网电流保护带来严重的影响，传统的电力保护将会误动作或拒动，因此，研究适用于DG接入后的配电网保护方案是十分必要的。

1 配電网保护运行方式

1.1 不允许孤岛运行，在配电网动作之前将DG全部切除

当配电网发生故障时，所有DG在配网保护动作前切除。此时配网中所有的保护可以沿用原来的整定值，无需改变[1]。等DG切除之后，线路保护才动作，延长了线路保护动作时间，不利于故障的快速切除[2]。

1.2 不允许孤岛运行，在配电网保护动作之后由反孤岛保护将DG切除

如图1所示，由保护2动作，断开断路器。DG1和下游线路组成孤岛继续运行，由反孤岛保护切除DG1。保护2重合闸时间需要与DG1的反孤岛保护配合，配网中的潮流以及短路电流大小和方向发生了变化[1]。

1.3 允许孤岛运行，即不需要切除DG

如图2所示，保护1和2动作，切除故障线路。此时DG、下游线路和负荷构成孤岛运行。依据未发生故障前，系统和负荷的功率情况，调整DG的功率输出，必要时切除部分的负荷[1][2]。

2 含DG配电网保护研究现状

2.1 限制短路电流

文献[3]采用故障限流器并合理选择限流阻抗值，在短路时限制DG助增电流大小，并以阻抗值为参数修改保护定值[2]。但是当接入的DG较多时，FCL的整定值以及安装位置会比较困难。文献[4-7]都是外加装置，不仅产生谐波，可能引起供电质量的恶化。

2.2 优化整定值

2.2.1 自适应电流/距离保护

文献[8]验证了自适应保护不受故障类型和运行方式的影响，优于传统电流保护。文献[9]通过软件仿真验证了基于故障分量原理的自适应电流保护算法的正确性。文献[10]对DG上游的加装的保护进行了距离II段保护的自适应整定。

2.2.2 智能算法

文献[11]采使用模拟植物生长算法对DG接入配电网后的电流保护重新整定。文献[12]采用了故障方向搜索算法和基于ANN的故障区段定位算法。文献[13]通过离线潮流计算、短路计算得到的电流突变量和负序电流以及对应的故障，进行神经网络训练，完成对故障检测和判别。

2.3 改进原保护方案

2.3.1 电流保护改进

文献[14]提供2种馈线保护新方案：一是在原有方向电流保护的基础上，构建一个通信单元，该单元包含DG上游每条馈线保护的I段与其下一级馈线保护的I段；二是在DG上游第一条线路始端装设电流保护，并且在每段线路的末端装设方向保护装置[2]。文献[15]给DG上游安装方向纵联保护，根据DG接入方式的不同，分别采用定时限或反时限过电流保护。

2.3.2 距离保护改进

文献[16]，[17]提取站内的配电变压器低压侧电压来作为保护所需电压，解决了10kV配电网一般采用地下电缆故而很少装设电压互感器（PT）的实际情况。

2.4 采用输电网中的保护

2.4.1 纵联保护

文献[18]分析DG接入后，线路两侧功率方向可能会发生变化，采用正序故障分量方向元件后，可以避免误判或漏判区内故障的发生。文献[19]指出采用反映两端电气量比较的光纤纵联保护，但是在原有保护不能满足选择性和灵敏度要求的情况下，以及随着DG不断并入电网、造成保护整定值频繁改变的情况下方可。

2.4.2 暂态分量保护

文献[20]通过故障后产生的故障暂态方向信号，辅以通信通道，实现故障的定位。文献[21]通过比较线路两端故障后的暂态电流信号极性，确定故障位置[2]。

2.5 基于广域信息或多Agent的故障定位

文献[22]提出自适应故障相关区域划分方法。文献[23]提出了分布式电流保护的基本框架和算法流程[2]。文献[24]依据多代理系统（MAS），通过上、下级Agent之间的协作，完成故障关联区段的搜索。文献[25]利用各Agent和SCADA系统的通信功能之间的配合，交换不同地点之间的保护信息。文献[26]提出了基于高级馈线终端单元的保护控制方案，可快速定位故障区域，隔离故障。

3 结束语

限制DG接入点故障电流方案接入FCL对原有保护的改动较少，但会产生谐波，可能引起供电质量的恶化。自适应保护和距离保护需对原有保护做出很大改动，改动成本高。采用多代理（Agent）智能保护方案依靠通信网络来采集信息，可以实现保护的准确判断，但成本较高，算法和通信具有较强的依赖性。未来配电网保护的发展，可以在传统保护的基础上，依靠智能单元和通信网络，采用一定的优化策略，实现方案的经济性和可靠性。

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