程杰　李昕

摘? ?要：在低壓配電網(wǎng)中的保護主要是以三段式電流保護為主，可以快速正確地切除故障。隨著分布式電源（Distribution Generator， DG）的接入，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的保護受到了嚴重的影響，針對這一問題，分析了DG接入對配電網(wǎng)三段式電流保護的影響，分別討論了DG上游、下游和相鄰饋線發(fā)生故障時的情況。

關鍵詞：三段式電流保護? 配電網(wǎng)? 分布式電源

中圖分類號：TM773.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0016-02

電流保護具備簡單、可靠、經(jīng)濟等特點，在大多數(shù)的情況下可以迅速地切除故障，在配電網(wǎng)中是最常用的保護方式[1-2]。三段式電流保護分為三段：電流速斷保護、限時電流速斷保護和定時限過電流保護。隨著DG接入配電網(wǎng)，系統(tǒng)的運行方式和潮流的方向也會發(fā)生改變，流過保護的電流也會隨之變化，此時可能會引起三段式電流保護的拒動或者誤動[3]。因此，研究DG接入對配電網(wǎng)三段式電流保護的影響對于配電網(wǎng)繼電保護方案的改進與升級具有重要意義[4]。

1? 傳統(tǒng)配電網(wǎng)三段式電流保護

如圖1所示，配電網(wǎng)中的任意點發(fā)生了三相或兩相短路時，其短路工頻周期分量的計算式為：

式中，ES為系統(tǒng)等效電源的相電動勢;Zk為短路點到保護安裝處之間的阻抗;Zs為系統(tǒng)等效電源到保護安裝處之間的阻抗;Kk為短路類型系數(shù)。

（1）電流速斷保護的整定。

電流速斷保護一般只能保護本段線路的一部分，當BC段線路上發(fā)生短路故障時，對保護R2來講，希望其能夠瞬時動作，即速斷保護的動作時限，則其整定的動作電流要大于母線C上短路時產(chǎn)生的最大短路電流，即大于在最大運行方式下C母線上發(fā)生三相短路時的電流值，則保護R2的動作電流為：

引入可靠系數(shù)=1.2～1.3是由于非周期分量的影響、實際的短路電流也許會大于計算得到的值、保護實際動作得值可能小于其整定值和相應的裕度的影響等。

（2）限時電流速斷保護的整定。

限時電流速斷保護在所有情況下都可以保護線路的全長，其保護的范圍延伸到相鄰的下級線路上，以保護R1為例，為了保證其選擇性，其動作時限比下級線路速斷保護的動作時限要多一個時間階梯?t，引入可靠性配合系數(shù)，一般取為1.1～1.2，則得到保護R1的動作電流為：

（3）定時限過電流保護的整定。

定時限過電流保護能夠作為本段線路主保護拒動時候的近后備保護，也可以作為下級線路主保護拒動或斷路器拒動時候的遠后備保護，也可以作為過負荷時的保護，其保護出口的動作時間是固定的整定時間。其按照躲過線路正常運行時的最大負荷電流的方法來整定，則其整定電流為：

式中，為可靠系數(shù)，通常采用1.15～1.25;Kss為自啟動系數(shù)，數(shù)值大于1，應該由網(wǎng)絡具體接線和負荷性質來確定;Kre為電流繼電器的返回系數(shù)，通常采用0.85～0.95;為正常運行時的最大負荷電流。

保護R3位于線路的末端，故障時能夠瞬時動作，其動作時限即為保護裝置固定的動作時間。對保護R2而言，為了保證動作的選擇性，可以引入時間階段?t，通常取?t= 0.5s，則保護R2的動作時間：

以此類推，保護R1的動作時限應該比相鄰元件的保護動作時限多一個?t，這樣能夠充分體現(xiàn)出保護動作的選擇性。

2? DG接入對配電網(wǎng)電流保護的影響和仿真分析

分布式電源接入系統(tǒng)之后，處于各個位置的保護會受到不同的影響，因此為了方便研究，可以將系統(tǒng)分為3個區(qū)域：DG接入點和系統(tǒng)電源母線之間稱為DG上游，饋線末端到DG接入點之間稱為DG下游，沒有接入DG的那一側饋線稱為相鄰饋線[5]。含DG的配電網(wǎng)示意圖如圖2所示。

（1）DG上游故障。

故障發(fā)生在分布式電源的上游時，如圖2所示，DG接入母線C處，此時DG的上游也就是AC段區(qū)域是雙端供電，當BC段線路發(fā)生故障F2時，故障點兩側的系統(tǒng)電源和DG同時向故障點提供故障電流，此時對于保護R2而言，無論DG接入與否，其短路時的線路的結構沒有發(fā)生改變，短路的阻抗也沒有變化，它的感應的故障電流仍然只由系統(tǒng)側提供，所以其故障電流大小不會發(fā)生變化，則保護R2仍然會正常動作，不受DG接入的影響。

當AB段線路發(fā)生故障F1時，其對應的保護R1感應的故障電流只由系統(tǒng)電源提供，大小不變，所以保護R1會正常動作。但是此時的保護R2會感應到來自DG向故障點提供的反向故障電流，如果感應到的故障電流值大于保護R1的整定值，保護R1將會誤動作。

（2）DG下游故障。

故障發(fā)生在分布式電源的下游時。如圖2所示，此時DG的下游也就是CE段區(qū)域是單側電源供電，當DE段線路發(fā)生故障F3時，由系統(tǒng)電源和DG一起向故障點提供短路電流，使得此時流過保護R3和保護R4的電流增大，保護R3和R4的靈敏度也增加了，提高了其保護動作的可靠性，有利于其保護對故障的切除，并且DG離保護越近，其增流的作用越大，保護的靈敏度也會增加。但是若是DG的增流作用過大，使得在發(fā)生F3故障時流過保護R3的電流過大，超過其電流整定值的話，保護R3可能會誤動作。

（3）DG相鄰饋線故障。

故障發(fā)生在相鄰饋線時，如圖2所示，此時相鄰饋線AG段區(qū)域是單側電源供電，當FG段線路發(fā)生故障F5時，由系統(tǒng)電源和DG一起向故障點提供短路電流，使得此時流過保護R5、R6的電流增大，保護R5和R6的靈敏度也增加了，有利于其保護對故障的切除。但是若是DG的增流作用過大，使得在發(fā)生F5故障時流過保護R5的電流過大，超過其電流整定值的話，保護R5可能會誤動作。當保護R5的出口處發(fā)生故障F4時，流過保護R5的保護電流由系統(tǒng)電源和DG共同提供，流過保護R5的電流會有所增加，保護R5的靈敏度也會有所提高，此時保護R1能夠感應到由DG流向故障F4的故障電流，當這個故障電流足夠大時，可能會造成保護R1的誤動作。

3? 結語

本文主要研究分析了DG對配電網(wǎng)三段式電流保護的影響。先就未接入DG時的傳統(tǒng)三段式電流保護進行分析，然后再對DG接入對配電網(wǎng)的電流保護的影響進行分析。經(jīng)分析得出，DG接入之后，處于不同位置的保護會受到不同的影響，其可分為三個區(qū)域：DG上游、DG下游和相鄰饋線，DG的接入會使其下游和相鄰饋線的發(fā)生短路故障時的短路電流增加，會增加保護動作的靈敏性，但其短路電流的增加也可能會導致保護的誤動作，對于其上游的保護，故障時可能會流過反向的故障電流從而導致保護的誤動作。DG的接入會使配電網(wǎng)保護的選擇性、靈敏性和可靠性發(fā)生一定的變化，有時會造成保護的誤動作。

參考文獻

[1] 陳健斌.淺析分布式電源對配電網(wǎng)三段式電流保護的影響[J].機電信息，2014（18）.

[2] 魯宗相，王彩霞，閔勇，等.微電網(wǎng)研究綜述[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（19）：100-107.

[3] 黨存祿，吳青峰.分布式電源對配電網(wǎng)電能質量的影響及其改善[J].電力電子技術，2013，47（11）：58-60.

[4] 武星，殷曉剛，宋昕，等.中國微電網(wǎng)技術研究及其應用現(xiàn)狀[J].高壓電器，2013，49（9）：142-149.

[5] 郭建勇，李瑞生，李獻偉.微電網(wǎng)繼電保護的研究與應用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2014，42（10）：135-140.