纵联保护在含DG配电网中应用

纵联保护在含DG配电网中应用■神华国能集团有限公司天津大港发电厂王大伟摘要：

传统的配电线路电流维护受到分布式电源（DG）接入配电网会的影响，可能出现保护错误的动作。本文对于这个疑问，提出一种新的维护计划，改进了传统的配电线路维护装备。该维护计划依据DG接入点的方位，对被维护馈线进行了分区，在DG的上游区域装备了方向纵联维护，而整条馈线则保留了过电流维护。为了能便利整定作业以及更快地切除毛病，依据DG接入方位的不一样，馈线的过电流维护分别选用定时限或反时限方式。关键字：DG电源；配电网；纵联保护Abstract:distributionlinecurrenttraditionalmaintenancebydistributedpowersupply(DG)affectaccesstodistributionnetworkwill,possibleprotectionerroraction.Basedonthisquestion,proposedonekindofnewmaintenanceplan,improvedthedistributionlinetraditionalmaintenanceequipment.ThemaintenanceplanbasedontheDGaccesspointrange,tomaintainthefeederisdividedintheupstreamregionofDG,equippedwithdirectionalunitmaintenance,andthewholelineisretainedtheovercurrentprotection.Inordertofacilitatethesettingoperationandfasterclearanceproblems,accordingtotheDGaccessrangearenotthesame,overcurrentprotectionfeederwerechosenastimelimitorinversemethod.Keywords:DGpowersupply;powerdistributionnetwork;longitudinaldifferentialprotection

目录前言 21DG并网对配电网的影响 21.1DG接入对配电网馈线保护的影响分析 21.1.1终端线路的末端引入DG 21.1.2终端线路的中间段引入DG 31.1.3非终端线路的转供线中引入DG 31.1.4非终端线路中引入DG 41.2DG接入对配电网系统的其他影响 52纵联保护在含DG配电网中应用 52.1含DG配电网保护的构成与配置 62.1.1单个DG由母线接入情况 62.1.2多个DG由母线接入情况 72.1.3DG不通过母线接入的情况 72.2保护的整定配合 82.3保护的动作行为分析 9结论 9参考文献 9

前言

散布式电源（DG）在近年来，遭到越来越广泛的重视。但当DG接入配电网后，必然会改动配电网的潮流散布，不可避免地会影响到配电线路的维护装置。因而，研讨针对含DG配电网的新的维护方案变成当前面对的一个新课题。《思考相间短路影响的散布式电源准入容量核算》提出了约束DG写入容量的办法，可是其写入的容量跟着DG使用的日益广泛，也越来越大，这种办法明显无法满足将来DG开展的要求。用多署理系统来完成维护间的和谐，但其需求依托杂乱的通讯网络，在配电网中使用并不非常可行。这篇文章提出一种新维护方案，对原有维护装备进行改进。1DG并网对配电网的影响1.1DG接入对配电网馈线保护的影响分析依据配电网的继电维护特色，本节将依据DG在馈线不一样方位的接入来逐个剖析其对配电网维护的影响。1.1.1终端线路的末端引入DG如图1所示，在终端馈线AB的末端接入DG，此刻AB段将由双端电源供电，相邻馈线仍可视为单端电源供电。图1线路的末端引入DG

当终端线路AB段任意方位发作毛病F1时，毛病点两边电源将一起向毛病点供给毛病电流，对于维护P1来讲，不管DG是不是引进，因为线路结构未发作改动，短路阻抗不变，其感触的毛病电流仍由体系侧供给，且巨细不会发作变化，则维护P1的动作将正常进行，不会遭到DG接入的影响。对于相邻馈线中任意点发生故障F2时，由于此时故障点电流为系统侧和提供的故障电流之和，因此保护的灵敏度增大了。若相邻馈线为终端馈线，保护灵敏度的增大将会有利于故障点的切除；

若相邻馈线为非终端馈线，维护灵敏度的升高将有可以形成维护因失掉选择性而误动作。另外当F2发作时，维护P1将可以感受到由DG流向F2的毛病电流，且P1没有电流方向检查元件，当容量足够大，能使DG供给的毛病电流超越P1整定值时，将会形成维护P1的误动作。1.1.2终端线路的中间段引入DG如图2所示，在终端线路AC的中心位置B处接入DG,此刻DG上游侧AB区域为双端供电，下流侧BC区域为体系侧和DG一起单端供电。其他相邻馈线可视为单端供电。图2线路中间的任意位置引入DG当DG至馈线结尾BC段恣意点发作毛病F1时，在DG接入前，毛病电流仅由体系电源供给，DG接入后，依据叠加原理，毛病点的毛病电流将是体系侧电源和DG供给的毛病电流之和。关于维护P1，与DG接入前比较，其感遭到的毛病电流减小了，维护的灵敏度将会下降，使得维护规模减小了，维护有可能发作拒动。若DG上游侧AB端恣意点发作毛病F2时，维护P1的行动不会遭到接入的影响，当相邻馈线恣意点发作毛病F3时，也会形成相邻馈线的维护灵敏度增大，一起在DG容量足够大时也会致使维护P1误动作。1.1.3非终端线路的转供线中引入DG如图3所示，在转供终端馈线BD线路C处接入DG，此刻AB段由双端电源供电，DG下流区域CD段为单侧电源供电，相邻馈线为单侧电源供电。图3线路中间的任意位置引入DG

当DG下流侧CD段发作毛病F1时，维护P2、P1感遭到的毛病电流较DG接入前减小了，使得维护的灵敏度降低，维护的规模也随之减小，将有能够呈现拒动。在BC段发作毛病F2时，毛病点的毛病电流虽由两边电源供给，但维护P2、P1不会遭到DG接入的影响，仍能牢靠动作。若毛病F3发作在AB段，则此刻维护P2将感遭到来自于DG向毛病点供给的反向电流，当DG容量足够大时会呈现误动作。相邻线路维护不会遭到影响。若相邻馈线恣意点发作毛病F4时，分析情况同上，维护的灵敏度增大了，且有能够形成维护P2的误动作。1.1.4非终端线路中引入DG如图4所示，在非终端馈线AC段B处引入DG，此时相邻馈线为单端电源供电，DG上游区域AB由系统电源和DG双端供电，DG下游侧BC段为单端供电。图4转供的终端馈线引入DG当CD段恣意方位发作毛病F1时，维护P2感受到的毛病电流为DG何体系电源供给的毛病电流之和，较DG接入前增大了，维护P2的灵敏度也增大了，有利于维护对毛病的切除。若毛病F2发作在BC端恣意方位，此刻应由维护P1动作，但维护P1感受到的毛病电流较DG接入前减小了，灵敏度下降，维护规模减小了，维护P1有能够拒动。当在AB段发作毛病F3时，DG的接入对维护P1无影响。若相邻馈线恣意点发作毛病F4时，剖析办法与前述一样，维护的灵敏度增大扩大了维护的规模，且会使维护P1呈现误动作情况。概括以上剖析，DG的接入对配电网继电维护形成的影响首要概括为以下三点：（1）。因毛病电流的分流，形成维护感受到的毛病电流减小，使得维护的灵敏度下降，维护规模减小，进而使维护拒动。（2）因配电网维护未装备电流方向检查元件，DG接入对维护而言发生反向的毛病电流，导致维护误动作（3）当未接入DG的相邻线路毛病时，因为DG和体系电源一起向毛病点供给电流，相邻线路维护感受到的毛病电流增大，使得维护的灵敏度增大，维护规模也随之增大，有能够形成维护因失掉选择性而误动作。1.2DG接入对配电网系统的其他影响与配电网并网运转后，除了对配电网继电保护体系带来较大影响外，也会从其他方面给配电网的正常运转带来影响：电能质量疑问。DG与集中式发电不一样，其发动和停运主要由用户来决议，这就能够出现DG频频发动的情况，造成配电网傍边潮流出现较大改变，电压发作动摇，乃至出现电压超支。电网的效益疑问。DG并网后，配电网中一些本来有用的元件能够会搁置或者处于备用态。例如当很多DG接入配网傍边时，网络中的配电变压器一般都会处于轻载状况，降低了设备利用率。配电体系的实时监测调度疑问。配电网特有的单端辐射式构造使得体系的实时监测和调节操控都较为简洁。DG并网后，配电网信息的收集、开关操作等都复杂化了，增加了配电体系实时监测和调度的难度。2纵联保护在含DG配电网中应用

接入配电网后，网络结构由本来的单电源辐射式变为多端电源网络，潮流分布发生了较大的改动，进而致使配电网原有的继电维护无法完成维护选择性、速动性、可靠性和灵敏性的需求。因而，要想使并入的配电网维护到达所需需求，有必要对配电网的继电维护方案进行改善。关于多端电源供电网络，继电维护理论和实习早已得出结论：电流维护、间隔维护等只能反应维护安装处电气信息量的维护方案，很难在速动性、选择性、可靠性和灵敏性方面到达需求。纵联维护很早就已作为主维护用到高压电力体系傍边，一起以间隔维护、过流维护、零序维护等作后备维护，来处理多端供电网中各方面的和谐合作疑问。针对DG并网给配电网维护带来的一系列影响，学习纵联维护在高压体系维护中的经历，将纵联维护引进到配电网傍边，一起以电流维护作为后备维护，关于处理DG并网带来的影响将有其它维护方案达不到的作用。本章将首要介绍配电网中引进纵联维护后维护的装备、维护原理、仿真分析等内容。2.1含DG配电网保护的构成与配置2.1.1单个DG由母线接入情况图5所示为一简单辐射式双馈线配电网系统，其中S等效为系统侧，双馈线分别为F1、F2，以该简单模型来说明保护的配置情况。图中P1-P6分别为相应断路器的保护配置，DG连接在C母线上。图中将馈线F1按DG下游侧和上游侧分为Zone1、Zone2。图5单个DG接入配电系统F1上维护装备状况：Zone1能够看作单端供电网，仅需在P3装备过电流维护即可，因为发作瞬时性毛病的概率大，可在P3处设置主动重合闸前加快功用。Zone2在P1和P6处装备方向纵联维护，并设置主动重合闸功用，且处重合闸必须由P1处主动重合闸发动，即仅当P1处重合闸，合闸成功检查不到毛病电流的状况下，P6处重合闸才干发动合闸。因为P6处双端供电，很可能有非同期合闸的状况呈现，那么在P6处主动重合闸设置检同期功用，另在维护P1、P2处装备带方向元件的过电流维护。因为维护需求做到不论DG退出与否亦或是容量巨细都能牢靠动作，P6侧为弱电源或无电源侧，那么关于与P6的纵联维护依托传统设置方法明显无法达到需求，还需在P6侧设置弱馈维护功用。弱馈维护首要用于解决纵联维护中，线路两边一端为大电源端，一侧为弱电源端（或许无电源端，终端）状况下，在线路上发作毛病时缺点一侧可能因为无法发动，造成维护拒动的疑问。当纵联维护区内发作毛病时，因为弱电源或无电源侧维护感受到的毛病信息量对比弱小或许无法感受到毛病信息量，不能向对侧及本侧宣布维护发动信号，然后致使纵联维护区内毛病时维护拒动。为防止这种状况发作，就需在传统的纵联维护基础上设置弱馈维护功用。此功用首要依托电压元件来完成，即区内发作毛病的状况下，维护所在处的电压突变量必定因毛病的影响而增大，当这一突变量高于弱馈维护设置的整定值时，维护向本侧及对侧发送发动信号，假如对侧维护也一起向本侧及对侧发送发动信号，则纵联维护发动跳闸，进而阻隔区内毛病。上维护装备状况：由图中可知，F2馈线可视为单侧电源供电。那么维护的装备与DG未接入配电网的装备状况类似，仅需求在P4、P5处装备过电流维护，选择性由时间阶梯来确保。为了在呈现瞬时性毛病的状况下疾速康复供电，一起在P4处设置主动重合闸前加快功用。2.1.2多个DG由母线接入情况假如多个DG由母线接入，其维护装备状况与接入单个DG状况相似。如图6所示DG1和DG2分别由经母线C和母线D接入。以DG接入点为界将F2分Zone1、Zone2、Zone3三个区域。其间Zone2、Zone3设置纵联维护，维护装备与单个DG接入状况一样。图6多DG接入配电系统Zone1：其保护配置情况与3.21中Zone1配置相同。Zone2：该区域为双端供电，在P3与P8处配置纵联保护，且设置自动重闸功能，P8处能同期自检。由于P8处出于弱馈侧，还应配置弱馈保护功能。Zone3：该区域保护的配置情况与2.11中Zone2的保护配置情况完全相似。2.1.3DG不通过母线接入的情况DG有可能不通过母线而直接接入馈线当中，如图7所示，DG直接接在段馈线的H点位置。此时断路器的装设和保护的配置与DG通过母线接入时稍有不同，可以将H点看做新的母线点，并在两侧装设断路器。保护的分区仍按照DG下游侧和上游侧分别Zone1和Zone2，为Zone1中的P1、P5配置纵联保护，其他保护配置和原理与DG通过母线接入的情况相同。另外，定时限过流保护在时间阶梯设置过长时可能不能较为快速的切除故障，为能在故障时较为迅速的隔离和切除故障，可以用反时限过流保护来取代定时限过流保护。图7至少有一个DG不接在母线处

对于反时限过流维护，其发动电流依旧按躲开最大负荷电流来整定。为了确保维护之间的挑选性，需求在体系最大运转方法下，下一级线路出口短路时上一级维护在动作时限上要比下一级维护高一个时刻阶梯Δt,这样就能确保在其他运转方法下维护的动作时限均能满意挑选性需求。2.2保护的整定配合对于图5配电网模型，Zone2中P1、P2的过电流保护与Zone1中P3的过电流保护配合整定，即保护启动电流按躲过线路的最大负荷电流整定，保护的选择性由延时来保证，P3、P2、P1延时分别整为、t+Δt、t+2Δ。在维护处设置重合闸前加快功用，当Zone1发作瞬时性毛病时可用重合闸前加快功用来消除，仅当区域内发作永久性毛病时才由定时限过流维护来切除毛病。Zone2中，规定P1、P6方向纵联维护功率方向从母线到线路为正，反之为负。P6侧因为处在弱电源或无电源侧，需通过弱馈维护电压元件对电压突变量的检查来向对侧和本侧发信。需求指出的是Zone2中主动重合闸对毛病的处置时刻大概小于P2过电流维护的延时时刻。对于馈线F1，装备过电流维护，且P4处设置重合闸前加快功用，整定办法与Zone1相同。对于2.13节当中的情况，保护整定方式与上述基本相似。不同之处在于定时间过电流保护由反时限过电流保护作了取代。当有多个DG接入以后，保护的配置以及整定方法完全类似。2.3保护的动作行为分析如图5中所示：Zone1中发作瞬时性毛病时，P3重合闸前加快功用发动，重合闸跳闸并合闸，毛病消除，供电康复正常。若为永久性毛病重合闸，合