含DG配電網(wǎng)保護(hù)研究現(xiàn)狀分析

薛媛媛 張偉

摘 要：文章介紹并分析了根據(jù)故障時(shí)DG能否孤島運(yùn)行，含DG配電網(wǎng)保護(hù)的三種運(yùn)行方式。重點(diǎn)討論了改善含DG配電網(wǎng)保護(hù)的主要方案，多數(shù)方案是將DG看作恒功率電源，忽略DG的隨機(jī)性，具有一定局限性，因此，需要進(jìn)一步研究適用于DG接入后的配電網(wǎng)保護(hù)方案。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電（DG）；配電網(wǎng)；繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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

隨著分布式電源（DG）大量接入配電網(wǎng)，傳統(tǒng)輻射型配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，潮流方向不確定，給配電網(wǎng)電流保護(hù)帶來嚴(yán)重的影響，傳統(tǒng)的電力保護(hù)將會(huì)誤動(dòng)作或拒動(dòng)，因此，研究適用于DG接入后的配電網(wǎng)保護(hù)方案是十分必要的。

1 配電網(wǎng)保護(hù)運(yùn)行方式

1.1 不允許孤島運(yùn)行，在配電網(wǎng)動(dòng)作之前將DG全部切除

當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，所有DG在配網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作前切除。此時(shí)配網(wǎng)中所有的保護(hù)可以沿用原來的整定值，無需改變[1]。等DG切除之后，線路保護(hù)才動(dòng)作，延長了線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，不利于故障的快速切除[2]。

1.2 不允許孤島運(yùn)行，在配電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作之后由反孤島保護(hù)將DG切除

如圖1所示，由保護(hù)2動(dòng)作，斷開斷路器。DG1和下游線路組成孤島繼續(xù)運(yùn)行，由反孤島保護(hù)切除DG1。保護(hù)2重合閘時(shí)間需要與DG1的反孤島保護(hù)配合，配網(wǎng)中的潮流以及短路電流大小和方向發(fā)生了變化[1]。

1.3 允許孤島運(yùn)行，即不需要切除DG

如圖2所示，保護(hù)1和2動(dòng)作，切除故障線路。此時(shí)DG、下游線路和負(fù)荷構(gòu)成孤島運(yùn)行。依據(jù)未發(fā)生故障前，系統(tǒng)和負(fù)荷的功率情況，調(diào)整DG的功率輸出，必要時(shí)切除部分的負(fù)荷[1][2]。

2 含DG配電網(wǎng)保護(hù)研究現(xiàn)狀

2.1 限制短路電流

文獻(xiàn)[3]采用故障限流器并合理選擇限流阻抗值，在短路時(shí)限制DG助增電流大小，并以阻抗值為參數(shù)修改保護(hù)定值[2]。但是當(dāng)接入的DG較多時(shí)，F(xiàn)CL的整定值以及安裝位置會(huì)比較困難。文獻(xiàn)[4-7]都是外加裝置，不僅產(chǎn)生諧波，可能引起供電質(zhì)量的惡化。

2.2 優(yōu)化整定值

2.2.1 自適應(yīng)電流/距離保護(hù)

文獻(xiàn)[8]驗(yàn)證了自適應(yīng)保護(hù)不受故障類型和運(yùn)行方式的影響，優(yōu)于傳統(tǒng)電流保護(hù)。文獻(xiàn)[9]通過軟件仿真驗(yàn)證了基于故障分量原理的自適應(yīng)電流保護(hù)算法的正確性。文獻(xiàn)[10]對(duì)DG上游的加裝的保護(hù)進(jìn)行了距離II段保護(hù)的自適應(yīng)整定。

2.2.2 智能算法

文獻(xiàn)[11]采使用模擬植物生長算法對(duì)DG接入配電網(wǎng)后的電流保護(hù)重新整定。文獻(xiàn)[12]采用了故障方向搜索算法和基于ANN的故障區(qū)段定位算法。文獻(xiàn)[13]通過離線潮流計(jì)算、短路計(jì)算得到的電流突變量和負(fù)序電流以及對(duì)應(yīng)的故障，進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，完成對(duì)故障檢測(cè)和判別。

2.3 改進(jìn)原保護(hù)方案

2.3.1 電流保護(hù)改進(jìn)

文獻(xiàn)[14]提供2種饋線保護(hù)新方案：一是在原有方向電流保護(hù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)通信單元，該單元包含DG上游每條饋線保護(hù)的I段與其下一級(jí)饋線保護(hù)的I段；二是在DG上游第一條線路始端裝設(shè)電流保護(hù)，并且在每段線路的末端裝設(shè)方向保護(hù)裝置[2]。文獻(xiàn)[15]給DG上游安裝方向縱聯(lián)保護(hù)，根據(jù)DG接入方式的不同，分別采用定時(shí)限或反時(shí)限過電流保護(hù)。

2.3.2 距離保護(hù)改進(jìn)

文獻(xiàn)[16]，[17]提取站內(nèi)的配電變壓器低壓側(cè)電壓來作為保護(hù)所需電壓，解決了10kV配電網(wǎng)一般采用地下電纜故而很少裝設(shè)電壓互感器（PT）的實(shí)際情況。

2.4 采用輸電網(wǎng)中的保護(hù)

2.4.1 縱聯(lián)保護(hù)

文獻(xiàn)[18]分析DG接入后，線路兩側(cè)功率方向可能會(huì)發(fā)生變化，采用正序故障分量方向元件后，可以避免誤判或漏判區(qū)內(nèi)故障的發(fā)生。文獻(xiàn)[19]指出采用反映兩端電氣量比較的光纖縱聯(lián)保護(hù)，但是在原有保護(hù)不能滿足選擇性和靈敏度要求的情況下，以及隨著DG不斷并入電網(wǎng)、造成保護(hù)整定值頻繁改變的情況下方可。

2.4.2 暫態(tài)分量保護(hù)

文獻(xiàn)[20]通過故障后產(chǎn)生的故障暫態(tài)方向信號(hào)，輔以通信通道，實(shí)現(xiàn)故障的定位。文獻(xiàn)[21]通過比較線路兩端故障后的暫態(tài)電流信號(hào)極性，確定故障位置[2]。

2.5 基于廣域信息或多Agent的故障定位

文獻(xiàn)[22]提出自適應(yīng)故障相關(guān)區(qū)域劃分方法。文獻(xiàn)[23]提出了分布式電流保護(hù)的基本框架和算法流程[2]。文獻(xiàn)[24]依據(jù)多代理系統(tǒng)（MAS），通過上、下級(jí)Agent之間的協(xié)作，完成故障關(guān)聯(lián)區(qū)段的搜索。文獻(xiàn)[25]利用各Agent和SCADA系統(tǒng)的通信功能之間的配合，交換不同地點(diǎn)之間的保護(hù)信息。文獻(xiàn)[26]提出了基于高級(jí)饋線終端單元的保護(hù)控制方案，可快速定位故障區(qū)域，隔離故障。

3 結(jié)束語

限制DG接入點(diǎn)故障電流方案接入FCL對(duì)原有保護(hù)的改動(dòng)較少，但會(huì)產(chǎn)生諧波，可能引起供電質(zhì)量的惡化。自適應(yīng)保護(hù)和距離保護(hù)需對(duì)原有保護(hù)做出很大改動(dòng)，改動(dòng)成本高。采用多代理（Agent）智能保護(hù)方案依靠通信網(wǎng)絡(luò)來采集信息，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)的準(zhǔn)確判斷，但成本較高，算法和通信具有較強(qiáng)的依賴性。未來配電網(wǎng)保護(hù)的發(fā)展，可以在傳統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，依靠智能單元和通信網(wǎng)絡(luò)，采用一定的優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)方案的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

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