程金牛+倪呈祥+鄧金華

[摘 要]在介紹了配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其傳統(tǒng)保護配置的基礎(chǔ)上，以包含單個分布式電源（DG）的配電系統(tǒng)為模型，詳細(xì)了分析推導(dǎo)了當(dāng)饋線上不同位置發(fā)生短路時，單個DG接入后對原電流保護的影響，并通過PSCAD/EMTDC進行了仿真驗證。為后續(xù)進一步研究含DG的配電網(wǎng)保護提供了一定的理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]分布式電源；配電網(wǎng)；電流保護；短路電流

中圖分類號：TM773 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）06-0279-01

引言

在智能電網(wǎng)的背景下，分布式發(fā)電（Distributed Generation， DG）作為一種新興的高效的、清潔的發(fā)電方式，已在電力系統(tǒng)中得到了比較廣泛的應(yīng)用。由于DG的容量較小，一般是通過配電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)，其接入將影響配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及配電網(wǎng)中的短路電流大小、流向和分布，從而給配電網(wǎng)原有的繼電保護產(chǎn)生一定的影響。

1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其傳統(tǒng)保護的配置

繼電保護的配置與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接相關(guān)。DG通常接入10～110kV公共配電網(wǎng)絡(luò)，其接入會給配電網(wǎng)的保護帶來一定的影響，因此有必要先對配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及其原有保護的配置情況加以介紹。

我國配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)通常為單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)，該結(jié)構(gòu)具有接線可靠、保護整定容易、易擴充等優(yōu)點。我國配電網(wǎng)的繼電保護也是以此為基礎(chǔ)設(shè)計和配置的，其典型的繼電保護配置為：線路保護裝設(shè)在變電站內(nèi)靠近母線的線路斷路器處，配置三段式電流保護，即瞬時電流速斷保護、定時限電流速斷保護和過電流保護。其中，瞬時電流速斷保護按照躲過線路末端故障產(chǎn)生的最大三相短路電流的方法整定，不能保護線路全長；定時限電流速斷保護按照線路末端故障有靈敏度并與相鄰線路的瞬時電流速斷保護配合的方法整定，能夠保護本線路全長；過電流保護按照躲線路最大負(fù)荷電流并與相鄰線路的過電流保護配合的方法整定，作為相鄰線路保護的遠后備，能夠保護相鄰線路的全長。除此之外，對非全電纜線路，配置三相一次重合閘，保證在線路發(fā)生瞬時性故障時快速恢復(fù)供電。對于不存在與相鄰線路配合問題的終端線路，為簡化保護配置，一般采用瞬時電流速斷保護加過電流保護組成的二段式保護，再配以三相一次重合閘的保護方式，其中電流速斷保護按照線路末端故障有靈敏度的方法整定，能夠保護線路全長。

2 單個DG接入對配電網(wǎng)電流保護影響的理論分析

2.1 含單個DG的配電系統(tǒng)

DG對配電網(wǎng)電流保護產(chǎn)生的影響與DG的容量和類型、保護安裝位置以及短路點位置有很大關(guān)系。本文選取如圖1所示的典型配電網(wǎng)模型作為研究對象，推導(dǎo)出不同位置發(fā)生短路情況下流過保護裝置的短路電流計算公式，并分析DG對配電網(wǎng)電流保護產(chǎn)生的影響

圖1所示配電系統(tǒng)含有2條饋線和6條線路，其中Es為系統(tǒng)電源，DG為分布式電源，各線路始端均裝有電流保護，DG通過母線C接入配電系統(tǒng)。設(shè)系統(tǒng)阻抗為Zs，分布式電源的阻抗為ZDG，對應(yīng)線路的阻抗分別為ZAB，ZBC，ZCD，ZAF等。下面具體分析不同位置（選取具有代表性的f1，f2，f3點，其中f1，f2，f3分別為線路AB，CD，AF末端短路點）發(fā)生短路情況下流過保護的短路電流及其對電流保護的影響。

3 仿真驗證

3.1 模型參數(shù)及電流速斷保護定值

利用PSCAD/EMTDC建立圖1所示的含單個DG的配電系統(tǒng)模型。系統(tǒng)基準(zhǔn)容量500MVA， 基準(zhǔn)電壓10.5kV。系統(tǒng)最大運行方式下的阻抗Xsmin=0.0918，最小運行方式下的阻抗Xsmax=0.1268；架空線路AB，BC，AF的參數(shù)為：R=0.278，X=0.3478， 長度分別為2km，2km，4km；電纜CD，DE，F(xiàn)G的參數(shù)為：R=0.2598， X=0.0938，長度分別為7km，14km，6km；末端負(fù)荷阻抗均為（30+j15.7）。

在DG未接入的情況下，原配電網(wǎng)電流保護定值是按系統(tǒng)在最大運行方式下發(fā)生三相短路時整定的。根據(jù)上述參數(shù)可得出系統(tǒng)在最大運行方式下饋線上各段線路末端發(fā)生三相短路故障時的短路電流如表1所示：

根據(jù)表1得出的短路電流按照電流保護整定公式進行各保護的電流速斷保護整定（取可靠系數(shù)=1.2）。由于電流保護保護范圍隨系統(tǒng)運行方式的變化而變化，一般按系統(tǒng)最小運行方式下兩相短路來校驗保護范圍，可以得出各保護電流速斷保護整定值及保護范圍

3.2 DG接入前后短路電流的變化情況

當(dāng)線路CD末端，即f2點發(fā)生短路時，DG接入前后流過保護1和3的短路電流值如表2所示。

通過上表，可以明顯的發(fā)現(xiàn)，由于DG的接入，流過保護1的短路電流由接入前的1688A增加到接入后的2545A，而流過保護3的短路電流卻由接入前的1688A減小到32A。為了進一步說明DG接入前后短路電流的變化情況，下面給出了DG接入前后短路電流變化的對比曲線。

f2點發(fā)生短路時，DG接入前流過保護1和3的短路電流相等，最大值為2KA左右；而當(dāng)DG接入后，流過保護1的短路電流減小，最大值在0.04KA左右，但流過保護3的短路電流增大，最大值超過4KA。故和前面的理論分析一致，即：DG接入后，在其下游發(fā)生短路時，流過DG上游保護的短路電流減小而流過DG下游保護的短路電流增大。

3.3 DG提供助增電流導(dǎo)致保護誤動的情況

設(shè)f2點在0.5s時發(fā)生瞬時性三相短路故障，由于f2點位于線路CD的末端，而由3.1小節(jié)知，保護3的速斷保護定值為2025A，保護范圍為線路長度的48%，所以此時f2點發(fā)生的故障不在保護3的速斷保護范圍內(nèi)，保護3的速斷保護不應(yīng)動作。

發(fā)現(xiàn)0.5s時，在f2點發(fā)生瞬時性三相短路故障后保護3的速斷保護發(fā)生了誤動。因而驗證了前面的理論分析，DG提供的助增電流可能使保護范圍擴大，導(dǎo)致保護誤動的正確性。

通過仿真驗證，其他情況下，前面就單個DG接入對配電網(wǎng)電流保護影響的理論分析也是正確的。由于篇幅限制，在此不一一給出仿真驗證過程。

4 結(jié)語

本文就單個DG接入對配電網(wǎng)電流保護的影響進行了理論分析和仿真驗證。文中針對單個DG接入后，配電網(wǎng)不同位置發(fā)生短路時，推導(dǎo)出含單個DG配電網(wǎng)短路電流的計算公式，得出單個DG的接入會對短路電流產(chǎn)生助增、汲流及反向電流的影響。然而DG接入對配電網(wǎng)保護的影響還有很多地方需要進一步研究，如多個DG接入的情況，接入DG容量的影響等以及含DG配電網(wǎng)保護的研究將是今后重要的研究內(nèi)容。

參考文獻

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