摘 要：分布式電源接入不同的配電網(wǎng)時(shí)，將有可能對(duì)饋線的繼電保護(hù)造成不同程度的影響。在分析含分布式電源的10kV配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)的基礎(chǔ)上，利用PSCAD軟件，構(gòu)建了由主變壓器、饋線線路、分布式電源等值模型所構(gòu)成的饋線仿真模型。對(duì)于饋線不同位置發(fā)生的相間短路對(duì)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)的整定改進(jìn)方案。仿真結(jié)果證明，新型方案可有效消除分布式電源對(duì)于饋線電流保護(hù)的影響。

關(guān)鍵詞：分布式電源 相間短路 饋線保護(hù) PSCAD

中圖分類號(hào)：TM77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（c）-0098-02

目前我國(guó)中、低壓配電網(wǎng)主要是單側(cè)電源、輻射型供電網(wǎng)絡(luò)[1]，配電網(wǎng)的繼電保護(hù)相對(duì)于高電壓大系統(tǒng)的繼電保護(hù)而言，屬于簡(jiǎn)單保護(hù)。而隨著電力系統(tǒng)中分布式電源（Distribution Generation，DG）接入配電網(wǎng)，配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流的大小和方向可能發(fā)生巨大變化[2]。從而將對(duì)繼電保護(hù)的動(dòng)作行為產(chǎn)生影響。

在我國(guó)，10kV饋線為終端線路，一般無(wú)下一級(jí)線路，配置的繼電保護(hù)多采用兩段式相間方向電流保護(hù)。受線路傳輸功率的限制，其所接入的DG容量都較小。在故障時(shí)DG所能提供的短路功率也存在多種不確定因素，饋線所在系統(tǒng)參數(shù)的變化，線路長(zhǎng)度的變化等，都將對(duì)繼電保護(hù)的動(dòng)作行為產(chǎn)生影響。

在某些的電氣量參數(shù)的選擇范圍已知的條件下，只要找出含DG饋線不同位置故障時(shí)的電流量變化規(guī)律，就能在不改變?cè)斜Ｗo(hù)配置的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)原有繼電保護(hù)整定方案進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，解決上述難點(diǎn)問(wèn)題。

1 含分布式電源饋線故障分析

DG的引入使配電系統(tǒng)從單電源輻射網(wǎng)絡(luò)變?yōu)殡p端或多端有源網(wǎng)絡(luò)。不同位置的保護(hù)會(huì)受到不同位置的故障的影響，這勢(shì)必影響原有饋線保護(hù)的選擇性和靈敏性[3]，因此有必要在分析這些影響，DG接入系統(tǒng)如圖1所示。

圖1中Es為110kV等值電源（內(nèi)含有等值阻抗），MT為主變壓器（內(nèi)含有等值阻抗），F(xiàn)L1為饋線1，F(xiàn)L2為饋線2，P1、P2為饋線保護(hù)，DG為分布式電源，QF為斷路器，K1、K2、K3代表線路故障。

對(duì)于保護(hù)P1而言，當(dāng)K3點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，DG會(huì)提供故障電流，經(jīng)保護(hù)P1流向故障點(diǎn)，如該電流足夠大且保護(hù)P1未加裝方向元件，將有可能造成保護(hù)P1的誤動(dòng)；當(dāng)K1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，DG和系統(tǒng)電源一起向故障點(diǎn)提供短路電流，AB線路變成了雙側(cè)電源供電線路，這種情況下保護(hù)P1檢測(cè)到系統(tǒng)電源提供的短路電流與無(wú)DG時(shí)的變化不大，方向也沒(méi)有改變，對(duì)保護(hù)P1影響不大；當(dāng)K2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，此時(shí)分布式電源具有分流作用，電源提供的故障電流小于DG未接入時(shí)的故障電流，當(dāng)降低到保護(hù)P1整定值時(shí)，保護(hù)P1將拒動(dòng)。

綜上所述，在加入DG后，相鄰饋線上K3故障時(shí)，DG提供電流的對(duì)P1保護(hù)有影響，P1帶方向以保證反向故障不會(huì)誤動(dòng)作即可消除此影響；上游K1故障對(duì)P1保護(hù)基本無(wú)影響；下游K2故障使得P1的保護(hù)范圍變小。以上分析結(jié)果表明，配電網(wǎng)中接入分布式電源后，傳統(tǒng)的電流保護(hù)無(wú)法適應(yīng)其電源出力的隨機(jī)性改變，電流保護(hù)按照原有的整定原則將不再正確的反應(yīng)于故障，需要重新整定動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限。

2 饋線故障的仿真研究

以圖2所示10kV配電網(wǎng)為例，新型的繼電保護(hù)整定方案進(jìn)行PSCAD仿真研究。遵照相關(guān)電氣設(shè)備的運(yùn)行規(guī)程，假定饋線由單臺(tái)110kV變壓器供電，即不考慮主變壓器并列運(yùn)行的情況。

（1）系統(tǒng)等值阻抗，其最大值按系統(tǒng)短路容量為1000MVA所對(duì)應(yīng)阻抗考慮，其最小值按系統(tǒng)短路容量為5000MVA所對(duì)應(yīng)阻抗考慮。

（2）主變壓器參數(shù)，其對(duì)應(yīng)額定容量按16、20 MVA、31.5 MVA、40 MVA、50 MVA五種情況考慮，短路電壓百分?jǐn)?shù)按10.5%考慮。

（3）分布電源DG參數(shù)，按其最大額定容量為5 MVA，短路容量為10、20、30、40、50 MVA考慮。

（4）10 kV饋線中線路阻抗，該值的變化實(shí)質(zhì)上為DG安裝位置的變化，線路總長(zhǎng)度不超過(guò)15 km。

（5）DT的阻抗按其最大額定容量0.8 MVA，短路電壓百分?jǐn)?shù)按8%考慮

利用PSCADMultipleRun功能，改變線路L1、L2長(zhǎng)度分別為3 km和12 km、6 km和9 km、9 km和6 km、12 km和3 km，對(duì)于主變?nèi)萘?、DG短路容量各五種變化情況進(jìn)行多步仿真，得出最小運(yùn)行方式下本線路末端發(fā)生BC相間短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的靈敏系數(shù)，利用MATLAB的m文件對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行處理，得到圖3所示圖形。

由上圖不難發(fā)現(xiàn)，靈敏系數(shù)最低值在0.8左右，保護(hù)不能夠可靠動(dòng)作?？梢圆捎孟旅婷枋龅姆桨竵?lái)改進(jìn)。

3 饋線保護(hù)改進(jìn)方案

各類型分布式電源的發(fā)電機(jī)都裝有可靠的保護(hù)裝置，在最小運(yùn)行方式下線路末端發(fā)生相間短路時(shí)，電流速斷保護(hù)的整定值應(yīng)可以保證保護(hù)有足夠靈敏度，在DG保護(hù)的配合下，對(duì)相應(yīng)的整定值進(jìn)行調(diào)整，消除DG接入對(duì)饋線電流保護(hù)的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

DG的接入對(duì)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、故障電流的方向、大小都產(chǎn)生了一定的影響。本文研究了DG對(duì)于10kV饋線電流保護(hù)的影響，在不改變?cè)叙伨€保護(hù)配置的基礎(chǔ)上，提出了有關(guān)饋線電流保護(hù)整定的改進(jìn)方案。

綜上所述，在含DG的10kV配電網(wǎng)絡(luò)中，DG雖然可能會(huì)影響電流保護(hù)的靈敏度，但經(jīng)過(guò)合理的整定，并不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)無(wú)法快速動(dòng)作，且能保證繼電保護(hù)對(duì)于DG所在饋線故障的選擇性。

參考文獻(xiàn)

[1]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[2]Scott N C， Atkinson D J， Morrell J E. Use of Load Control to Regulate Voltage on Distribution Networks with Embedded Generation[J]. IEEE Trans on Power Systems， 2002， 17（2）：510-515.

[3]張艷霞，代鳳仙.含分布式電源配電網(wǎng)的饋線保護(hù)新方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，121（33）：72-74.