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1、第33卷第10期Vol.33No.102009年5月25日May25,2009含高渗透率DG的配电系统区域纵联保护方案丛伟1121133,潘贞存,王成山,于春光,王伟,荀堂生,宋志明(1.山东大学电气工程学院,山东省济南市250061;2.天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室,天津市300072;3.山东电力学校,山东省泰安市271000)摘要:近年来分布式发电技术得到了快速发展,配电系统中分布式电源(DG)的渗透率水平不断提高。多个DG的并入将会使配电系统短路电流的大小、流向和分布发生较大变化,将会导致
2、传统的阶段式过电流保护无法正常工作。为了满足含高渗透率DG的配电系统对继电保护的要求,解决现有保护技术存在的问题,提出了一种以纵联比较保护原理为基础、以通信为支撑、以包含DG的配电变电站及其馈线为保护对象的主从式区域纵联保护方案。讨论了保护系统工作的方式,研究了故障检测与定位的基本方法。关键词:配电系统;分布式电源;区域纵联保护;通信中图分类号:TM7730引言敏、可靠和有选择地切除故障。DG接入后,配电系统变成多电源网络,正常运随着全球能源危机的显现和人们环保意识的增行时网络中的潮流分布及故障时短路电流的大
3、小、强,分布式发电技术逐渐被重视并在近几年得到快流向和分布均会发生变化。传统保护间的配合关系速发展和应用。为提高分布式电源(DG)运行的安被打破,保护的动作行为和性能将无法满足新的要全性和可靠性,一般都并入电网,如果DG数量较求。以图1所示的系统为例来说明DG并网对传统多、分布相对集中、具有相当容量即渗透率较高时,配电网保护的影响。一般以微网的形式出现。DG接入配电系统后,使配电系统变成多源网络。正常运行时,网络中的潮流分布及故障时短路电流的大小、流向和分布均会发生变化。传统配电系统中保护之间的配合关系被打破
4、,保护的动作行为和性能都会受到影响,甚至无[122]法起到保护作用。针对上述问题,本文主要开展适用于高渗透率DG并网的配电系统继电保护原理与技术研究,提图1DG对继电保护的影响Fig.1ImpactofDGtoprotection出一种“主从式”变电站级区域纵联保护方案,研究纵联信息交换方式,提出了故障方向检测元件的动主要表现在以下几方面[324]:作原理和配置方式,讨论了保护系统工作模式。1)导致本线路保护的灵敏度降低甚至拒动。以1高渗透率DG并网对配电网保护的影响k1点故障为例。DG引入前,短路电流只由系
5、统提供;DG引入后,DG和系统都会提供短路电流,但目前多数配电网从本质上都可看成单电源辐射QF1处的保护只感受到系统提供的短路电流。在状网络,发生故障时,故障电流会沿着唯一的路径从其他条件不变时,该电流会因DG的助增作用而减电源流向故障点。在这种情况下,采用阶段式定时小,如果QF1处的过流保护定值不变,其灵敏度将限过电流保护、反时限过电流保护或重合器、分段会降低,严重时会拒动。DG的容量越大,对原有保器、熔断器等,能够实现良好的保护功能,快速、灵护灵敏度的影响也越大。2)导致本线路保护误动。当k2或其他馈线如
6、收稿日期:2008209217;修回日期:2009202205。k3处发生故障时,DG引入前,QF1处的保护感受不国家自然科学基金资助项目(50807032);山东省优秀中青年到故障电流;DG引入后,相同地点故障时,QF1处科学家科研奖励基金资助项目(2007BS01007)。的保护会感受到DG提供的故障电流。如果该电流—81—2009,33(10)足够大,将导致QF1处保护误动。DG的容量越保护主机负责进行故障的判断和定位,从机则负责大,越容易造成相关保护误动。向主机提供安装点处故障方向信息,根据本地检测3
7、)导致相邻线路的速断保护误动。当k4处发的结果和主机的信息,决定是否跳开相应的开关。生故障时,DG引入前,短路电流只由系统流向故障点;DG引入后,DG和系统都会提供短路电流,QF2处的保护感受到的故障电流增大,可能导致其速断保护误动,失去选择性。4)导致重合闸不成功。DG引入后,线路L1接有2个电源,线路故障时,如果只有QF1跳闸而DG不跳开,DG会继续向故障点提供短路电流。如果此时系统侧重合闸,会重合于故障,导致重合闸不成功。即使故障点的绝缘已经恢复,也可能会因为非同期重合闸而导致重合闸失败或设备损坏。2变
8、电站级区域纵联保护原理在DG发展的初期,供电公司一般均采取限制DG接入数量、接入容量和接入点位置等措施,来减小它对配电系统继电保护的影响;为DG配置防孤岛保护来防止DG孤岛运行,并消除对重合闸的影响。通常用DG的渗透率来描述一个配电系统中DG容量与负荷总容量的比值,用刚度比来描述系统故障时系统主电源提供的短路电流与DG提供的短路电流的比值。一般认为,当DG的渗透率不大于10%、刚度比不小于20、且D
