分布式電源接入配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定與保護(hù)控制領(lǐng)域應(yīng)用的基于區(qū)域劃分原理的分布 式電源接入配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟高速增長與能源生態(tài)環(huán)境的矛盾日益凸顯，傳統(tǒng)的"大機組、大電 網(wǎng)、超高壓"遠(yuǎn)距離、集中單一的供電方式越來越不能滿足用戶對電能質(zhì)量的要求。作為補 充大電網(wǎng)的一種高效環(huán)保的分布式電源（Distributed Generation, DG)得以迅速發(fā)展，分 布式電源功率一般在幾千瓦至幾十兆瓦，能夠?qū)μ囟ǖ挠脩粜枨筝^為容易滿足。分布式電 源主要有：光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C發(fā)電、燃料電池發(fā)電以及生物質(zhì)能發(fā)電、潮汐 能發(fā)電等；與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，分布式電源主要優(yōu)點有：（1)分布式電源的接入可以充 分利用可再生能源，能快速響應(yīng)負(fù)荷的變化，增加電網(wǎng)運行的可靠性和靈活性，對于電網(wǎng)末 端電壓改善效果明顯，有效地提升了電能質(zhì)量；（2)分布式電源具有清潔可再生等特點，能 減少有害氣體，有效緩解環(huán)境污染，促進(jìn)人與自然和諧相處；（3)分布式電源就近接入配電 網(wǎng)，有效減少了電能遠(yuǎn)距離輸送時所造成的電能損耗，積極響應(yīng)了我國節(jié)能減排措施；（4) 分布式電源能夠有效地提升供電可靠性，在電網(wǎng)發(fā)生大面積停電事故后，分布式電源可以 孤島運行，就近接入配電網(wǎng)保證了負(fù)荷的供電需求。然而，分布式電源接入配電網(wǎng)后，對電 力系統(tǒng)的運行、規(guī)劃及繼電保護(hù)等提出了新的挑戰(zhàn)，分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響 是其中的一個最為重要的方面。當(dāng)配電網(wǎng)中接入分布式電源之后，原有單輻射供電網(wǎng)絡(luò)變 為兩端或者多端供電網(wǎng)絡(luò)，改變了原有配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這些可能會改變當(dāng)配電網(wǎng)潮流、 電網(wǎng)規(guī)劃、供電可靠性、繼電保護(hù)、電能質(zhì)量等產(chǎn)生一系列影響。發(fā)生短路故障時，短路電流 也會因為分布式電源的助增或者外汲效應(yīng)而有相應(yīng)的增大或減小，故障電流方向和變化趨 勢也會產(chǎn)生相應(yīng)的改變，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是單輻射網(wǎng)絡(luò)，繼電保護(hù)裝置不具有方向性，對于原 有配置在網(wǎng)絡(luò)中的繼電保護(hù)裝置和自動裝置可能產(chǎn)生誤動和拒動現(xiàn)象。而對于自動重合閘 等保護(hù)裝置來講，如果分布式電源在規(guī)定時間內(nèi)脫網(wǎng)，再次并網(wǎng)后非同期重合閘可能帶來 沖擊電流，造成短時故障不能夠及時恢復(fù)而演變?yōu)橛谰眯怨收?；如果配電網(wǎng)發(fā)生故障時，有 可能會造成重合不成功。特別是當(dāng)大規(guī)模分布式電源接入配電網(wǎng)之后，這種影響將會更為 明顯。目前，人們正在研究通過各種方法來消除分布式電源接入配電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響， 提出的方法主要包含利用廣域信息對整個電網(wǎng)進(jìn)行安全監(jiān)測、控制、狀態(tài)估計和利用廣域 信息實現(xiàn)電網(wǎng)的機電保護(hù)功能這兩類，但是這兩種方法數(shù)據(jù)信息量大、投入成本較高，在現(xiàn) 階段實施較為困難。解決這一問題已成為急需。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明針對消除分布式電源接入配電網(wǎng)對繼電保護(hù)可 靠性影響，提出一種適用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基于區(qū)域劃分原理的分布式電源接入配電 網(wǎng)的繼電保護(hù)配置方法?；趨^(qū)域劃分原理的分布式電源接入配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置方法 是： 一種分布式電源接入配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置方法，其特征是：a.首先根據(jù)分布式電源 接入的配電網(wǎng)的地方并以分布式電源為界進(jìn)行區(qū)域劃分，對于劃定的區(qū)域再進(jìn)行相應(yīng)的繼 電保護(hù)配置；b.根據(jù)分布式電源的接入點不同對于其上游與下游進(jìn)行不同的繼電保護(hù)配 置，對于接入點上游線路采用縱聯(lián)差動保護(hù)方案，分布式電源接入配電網(wǎng)后的保護(hù)由縱聯(lián) 保護(hù)和限時電流速斷保護(hù)以及前加速重合閘裝置組成，保護(hù)間相互配合來消除分布式電源 的接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析；c.如果配電網(wǎng)中含有兩個及以上的分布式電源接 入，線路始端的的相鄰區(qū)域內(nèi)發(fā)生短路故障時方向性縱聯(lián)保護(hù)瞬時動作，可以及時切除保 護(hù)區(qū)內(nèi)的故障，母線出口處的重合閘裝置會先合閘，母線出口繼電保護(hù)裝置安裝處的重合 閘無需裝設(shè)檢同期裝置，而所在區(qū)域末端繼電保護(hù)裝置處的重合閘裝置后合閘，若想合閘 成功，則所在區(qū)域末端繼電保護(hù)裝置處必須裝設(shè)檢同期裝置；d.當(dāng)線路末端區(qū)域中發(fā)生短 路故障時，由于此區(qū)域上游線路分布式電源接入的存在，現(xiàn)有的故障電流與之前相比將會 有一定程度的增大，因此通過裝設(shè)故障限流器來增大短路阻抗，從而達(dá)到限制短路電流的 目的；e.如果分布式電源接入點不接在線路的母線上，而接在兩條母線之間的位置上，則 以分布式電源接入線路所在點為界，在接入點左側(cè)裝設(shè)保護(hù)裝置，在接入點點右側(cè)也裝設(shè) 保護(hù)裝置，區(qū)域始端繼電保護(hù)裝置構(gòu)成方向性縱聯(lián)保護(hù)，當(dāng)上游區(qū)域中發(fā)生短路故障時，縱 聯(lián)保護(hù)瞬時動作于故障，分布式電源與故障限流器串聯(lián)；當(dāng)下游區(qū)域中發(fā)生短路故障時，故 障限流器通過增大短路阻抗，減小短路電流；f.如果引入修正系數(shù)則在原有繼電保護(hù)裝 置的基礎(chǔ)上有修正后的保護(hù)整定值為：
g.如果不引入修正系數(shù)，而是在保護(hù)裝置與分布式電源之間加入故障限流器則 有：
[0004] 本發(fā)明提出基于區(qū)域劃分原理的分布式電源接入配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置方法，先 通過以分布式電源為接入點進(jìn)行區(qū)域劃分，利用該劃分原則對配電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域劃分后再對 每個區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的繼電保護(hù)配置，在上游區(qū)域采取利用縱聯(lián)差動保護(hù)的方法，對下游區(qū) 域利用加裝限流電抗器的方法來消除分布式電源的接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。該方法 可以消除常規(guī)分布式電源接入配電網(wǎng)造成繼電保護(hù)裝置誤動拒動，能夠有效地提高配電網(wǎng) 繼電保護(hù)裝置的可靠性，能很好的滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的需要。
[0005]
【附圖說明】： 圖1是配電網(wǎng)中含一個分布式電源的示意圖； 圖2是配電網(wǎng)中含兩個分布式電源的示意圖； 圖3是故障限流器原理結(jié)構(gòu)圖； 圖4是分布式電源不接在母線上時的示意圖； 圖5是含分布式電源配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖； 圖6是仿真原理圖； 圖7是故障限流器仿真原理圖。
【具體實施方式】
[0006] 本發(fā)明的一個最佳實施例，分布式電源接入配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置方法是：a.首 先根據(jù)分布式電源接入的配電網(wǎng)的地方并以分布式電源為界進(jìn)行區(qū)域劃分，對于劃定的區(qū) 域再進(jìn)行相應(yīng)的繼電保護(hù)配置；b.根據(jù)分布式電源的接入點不同對于其上游與下游進(jìn)行 不同的繼電保護(hù)配置，對于接入點上游線路采用縱聯(lián)差動保護(hù)方案，分布式電源接入配電 網(wǎng)后的保護(hù)由縱聯(lián)保護(hù)和限時電流速斷保護(hù)以及前加速重合閘裝置組成，保護(hù)間相互配合 來消除分布式電源的接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析；c.如果配電網(wǎng)中含有兩個及以 上的分布式電源接入，線路始端的的相鄰區(qū)域內(nèi)發(fā)生短路故障時方向性縱聯(lián)保護(hù)瞬時動 作，可以及時切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障，母線出口處的重合閘裝置會先合閘，母線出口繼電保護(hù) 裝置安裝處的重合閘無需裝設(shè)檢同期裝置，而所在區(qū)域末端繼電保護(hù)裝置處的重合閘裝置 后合閘，若想合閘成功，則所在區(qū)域末端繼電保護(hù)裝置處必須裝設(shè)檢同期裝置；d.當(dāng)線路 末端區(qū)域中發(fā)生短路故障時，由于此區(qū)域上游線路分布式電源接入的存在，現(xiàn)有的故障電 流與之前相比將會有一定程度的增大，因此通過裝設(shè)故障限流器來增大短路阻抗，從而達(dá) 到限制短路電流的目的；e.如果分布式電源接入點不接在線路的母線上，而接在兩條母線 之間的位置上，則以分布式電源接入線路所在點為界，在接入點左側(cè)裝設(shè)保護(hù)裝置，在接入 點點右側(cè)也裝設(shè)保護(hù)裝置，區(qū)域始端繼電保護(hù)裝置構(gòu)成方向性縱聯(lián)保護(hù)，當(dāng)上游區(qū)域中發(fā) 生短路故障時，縱聯(lián)保護(hù)瞬時動作于故障，分布式電源與故障限流器串聯(lián)；當(dāng)下游區(qū)域中發(fā) 生短路故障時，故障限流器通過增大短路阻抗，減小短路電流；f.如果引入修正系數(shù)A，則 在原有繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)上有修正后的保護(hù)整定值為：
g.如果不引入修正系數(shù)，而是在保護(hù)裝置與分布式電源之間加入故障限流器則 有：
經(jīng)化簡得到：
[0007] 分布式電源接入點上游縱聯(lián)差動保護(hù)方案：（1)配電網(wǎng)中有一個分布式電源時的 保護(hù)配置方案，如圖1所示，以分布式電源為界，將整個配電網(wǎng)分為上游和下游兩個部分。 從母線J到母線C之間的線路為區(qū)域一，從母線C到饋線末端之間的線路為區(qū)域二。為了 消除分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，在區(qū)域一的兩側(cè)加裝方向縱聯(lián)保護(hù)作為整個區(qū) 域一的主保護(hù)，當(dāng)母線J到母線C之間的線路發(fā)生短路故障時，方向縱聯(lián)保護(hù)動作并保護(hù)整 個區(qū)域一，當(dāng)短路故障發(fā)生在區(qū)域一，分布式電源將會減小短路電流，有可能會導(dǎo)致保護(hù)5 的方向縱聯(lián)保護(hù)檢測不到足夠的短路電流進(jìn)行判斷是否動作，從而可能會導(dǎo)致保護(hù)5不能 夠準(zhǔn)確動作，為了防止這種情況出現(xiàn)，所以保護(hù)5處還應(yīng)該裝設(shè)弱饋保護(hù)，以確定保護(hù)5能 夠檢測到比較小的方向性電流，從而確保保護(hù)5的準(zhǔn)確動作。在區(qū)域一的兩端還應(yīng)配置自 動重合閘裝置，當(dāng)縱聯(lián)保護(hù)動作于瞬時性故障時，可以啟動保護(hù)4和保護(hù)5處的自動重合閘 裝置來恢復(fù)正常供電。由于縱聯(lián)保護(hù)動作時兩側(cè)的重合閘裝置跳閘后，其中一側(cè)先合閘，因 為分布式電源已經(jīng)脫離電網(wǎng)，所以先合閘的一側(cè)不需要裝設(shè)檢同期裝置，而另外一側(cè)在合 閘的時候需要考慮到電源不同步所帶來的沖擊，所以在區(qū)域一的另外一側(cè)需要裝設(shè)檢同期 裝置。在區(qū)域一中發(fā)生瞬時性故障時，重合閘動作后即可恢復(fù)線路正常供電；而在區(qū)域一中 發(fā)生永久性故障時，重合閘合閘不成功，則限時電流速斷保護(hù)動作切除故障。原來配電網(wǎng)中 裝設(shè)的是速斷電流保護(hù)和限時電流速斷保護(hù)，由這兩種保護(hù)相互配合，改進(jìn)后的配電網(wǎng)保 護(hù)由縱聯(lián)保護(hù)和限時電流速斷保護(hù)以及前加速重合閘裝置組成，保護(hù)間相互配合來消除分 布式電源的接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析.（2)配電網(wǎng)中有兩個及以上分布式電源時 保護(hù)配置方案：如圖2所示為配電網(wǎng)中有兩個分布式電源時的保護(hù)方案，區(qū)域二中由于分 布式電源的助增作用，在發(fā)生短路故障時短路電流與之前相比會有一定程度的增大，由于 短路電流的增大，電流保護(hù)的保護(hù)范圍將會擴大，靈敏性增大，限時電流速斷保護(hù)的保護(hù)范 圍有可能會延伸到下一段線路，失去保護(hù)之間的配合。針對這種情況本發(fā)明提出加裝故障 限流器的方法，以期在故障發(fā)生時能限制短路電流。當(dāng)短路故障發(fā)生在區(qū)域一和區(qū)域二中 時，分布