李偉碩，鞏方波，高 華，康洺睿

（山東魯能智能技術(shù)有限公司，濟(jì)南 250101）

一種有源配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)配置方案

李偉碩，鞏方波，高 華，康洺睿

（山東魯能智能技術(shù)有限公司，濟(jì)南 250101）

本文主要介紹了一種有源配電網(wǎng)保護(hù)配置方案，從有源配電網(wǎng)饋出架構(gòu)出發(fā)，通過(guò)方向過(guò)流保護(hù)與區(qū)域差動(dòng)保護(hù)配合，提出一整套系統(tǒng)性地實(shí)現(xiàn)有源配電網(wǎng)的故障快速隔離方案。

有源配電網(wǎng)；分布式電源（DG）；繼電保護(hù)；區(qū)域差動(dòng)保護(hù)

0 引言

分布式電源（DG）的快速發(fā)展并接入配電網(wǎng)，使配電網(wǎng)中分布式電源（DG）滲透率逐步升高，從而引起配電網(wǎng)任意節(jié)點(diǎn)處都可能存在功率雙向流動(dòng)，且任一時(shí)刻都可能存在正常輸送功率流向的改變。同時(shí)不同類(lèi)型的分布式電源（DG）對(duì)不同故障又具有不同的故障電流特征，這都給現(xiàn)有僅配置純過(guò)流保護(hù)的配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。本文希望通過(guò)重構(gòu)整套配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)功能配置，探討解決帶高滲透率有分布式電源（DG）的有源配電網(wǎng)繼電保護(hù)方案。

1 有源配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示為目前廣泛應(yīng)用的的放射型有源配電網(wǎng)線(xiàn)路結(jié)構(gòu)圖，D1/D2為變電站出線(xiàn)斷路器，K11～K14、K21～K24為配電線(xiàn)路分段開(kāi)關(guān)，F(xiàn)11～F14、F21～F24為純負(fù)荷用戶(hù)分界開(kāi)關(guān)，G11/G13/G22/ G24為帶分布式電源（DG）的負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)。為了說(shuō)明方便，本文僅考慮所有開(kāi)關(guān)都是斷路器情況。

根據(jù)圖1配置該有源配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)如下：

（1）F11～F14、F21～F24純負(fù)荷用戶(hù)分界開(kāi)關(guān)處設(shè)置一段過(guò)流速斷保護(hù)，作為純負(fù)荷用戶(hù)分界開(kāi)關(guān)后級(jí)故障的快速保護(hù)。

（2）G11、G13、G22、G24帶分布式電源（DG）的負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)處設(shè)置一段指向DG的方向過(guò)流速斷保護(hù)，作為帶DG的負(fù)荷側(cè)開(kāi)關(guān)后級(jí)故障的快速保護(hù)；再設(shè)置第二段延時(shí)過(guò)流保護(hù)作為后備。

（3）D1K11、K12K13、K21K22、K23K24帶分布式電源（DG）的區(qū)域設(shè)置區(qū)域差動(dòng)保護(hù)，作為本區(qū)域內(nèi)故障的快速保護(hù)。

（4）K11K12、K13K14、D2K21、K22K23不帶分布式電源（DG）的區(qū)域兩側(cè)開(kāi)關(guān)可以設(shè)置指向本區(qū)域內(nèi)側(cè)的故障方向一致的允許式方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域外故障閉鎖跳閘、區(qū)域內(nèi)故障快速跳閘。F12、F14、F16、F18開(kāi)關(guān)后級(jí)故障時(shí)通過(guò)過(guò)流速斷保護(hù)快速跳閘可以避免方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)作。為了本區(qū)域便于將來(lái)靈活擴(kuò)展接入分布式電源（DG），也可以在本區(qū)域設(shè)置區(qū)域差動(dòng)保護(hù)，或者預(yù)留出區(qū)域差動(dòng)保護(hù)的功能接口。

（5）D1、D2、K11～K14、K21～K24開(kāi)關(guān)處再配置延時(shí)過(guò)流保護(hù)作為后備保護(hù)。

2 保護(hù)系統(tǒng)短路故障動(dòng)作行為

2.1 差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作隔離故障

按照前述保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行配置后，假設(shè)在D1K11區(qū)域內(nèi)發(fā)生短路故障F1，各開(kāi)關(guān)處動(dòng)作行為如下：

（1）F11開(kāi)關(guān)無(wú)過(guò)流不動(dòng)作；

（2）G11開(kāi)關(guān)存在過(guò)流，但方向?yàn)榉捶较颍较蜻^(guò)流速斷不會(huì)動(dòng)作。

（3）D1K11區(qū)域差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作快速跳開(kāi)D1、K11、F11、G11開(kāi)關(guān)，故障隔離。

（4）K11、K12處即使感受到故障電流，其故障電流方向也不一致，從而允許式方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)不動(dòng)作。

（5）其他區(qū)域也都在D1、K11動(dòng)作跳閘隔離故障后維持正常供電。

2.2 方向縱聯(lián)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作隔離故障

按照前述保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行配置后，假設(shè)在K11K12區(qū)域內(nèi)發(fā)生短路故障F2，各開(kāi)關(guān)處動(dòng)作行為如下：

（1）D2、F11、F12開(kāi)關(guān)均無(wú)過(guò)流不動(dòng)作；

（2）G11、G13開(kāi)關(guān)存在過(guò)流，但方向?yàn)榉捶较?，方向過(guò)流速斷不會(huì)動(dòng)作。

（3）K11、K12處的故障電流方向一致，允許式方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘隔離故障。

（4）D1K11、K3K4區(qū)域均不滿(mǎn)足差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作條件，在K11、K12動(dòng)作跳閘隔離故障后維持正常供電。

3 保護(hù)功能配置及數(shù)據(jù)傳輸

（1）F11～F14、F21～F24處。a.保護(hù)配置：一段過(guò)流速斷保護(hù)。b.數(shù)據(jù)傳輸：F11、F13、F17、F19向所在區(qū)域差動(dòng)保護(hù)發(fā)送模擬量相量數(shù)據(jù)，接收差動(dòng)聯(lián)動(dòng)跳閘命令。

（2）G11、G13、G22、G24處。a.保護(hù)配置：第一段方向過(guò)流速斷保護(hù)（指向分布式電源）；第二段延時(shí)過(guò)流后備保護(hù)。b.數(shù)據(jù)傳輸：向所在區(qū)域差動(dòng)保護(hù)發(fā)送模擬量相量數(shù)據(jù)，接收差動(dòng)聯(lián)動(dòng)跳閘命令。

（3）D1處。a.保護(hù)配置：區(qū)域差動(dòng)保護(hù)；延時(shí)過(guò)流后備保護(hù)。b.數(shù)據(jù)傳輸：接收K11、F11、G11的模擬量相量數(shù)據(jù)，并發(fā)送差動(dòng)保護(hù)聯(lián)動(dòng)跳閘命令。

（4）K11、K13、D2、K22處。a.保護(hù)配置：允許式方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)；延時(shí)過(guò)流后備保護(hù)。b.數(shù)據(jù)傳輸：向所在區(qū)域差動(dòng)保護(hù)發(fā)送模擬量相量數(shù)據(jù)，接收差動(dòng)聯(lián)動(dòng)跳閘命令；與對(duì)側(cè)互換本側(cè)過(guò)流方向信息（各自自主完成允許式方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)）。

（5）K12、K21、K23處。a.保護(hù)配置：區(qū)域差動(dòng)保護(hù)；允許式方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)；延時(shí)過(guò)流后備保護(hù)。。b.數(shù)據(jù)傳輸：分別接收K13/F13/G13、K22/F22/G22、K24/F24/G24的模擬量相量數(shù)據(jù)，并發(fā)送差動(dòng)保護(hù)聯(lián)動(dòng)跳閘命令；與對(duì)側(cè)互換本側(cè)過(guò)流方向信息（各自自主完成允許式方向縱聯(lián)短延時(shí)過(guò)流保護(hù)）。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.181