金洪声　张凯

【摘 要】分布式电源接入配电网后，继电保护方案需要调整，本文考虑分布式电源容量和负荷容量相匹配，在规划设计阶段进行有计划的孤岛优化划分；针对不同位置的故障，分析分布式电源对短路电流的影响，并合理調整保护方案。基于终端之间对等交换实时数据的闭锁式广域电流保护，并使之与重合闸前加速想配合实现故障元件的快速切除。

【关键词】分布式电源；继电保护；孤岛；广域电流保护

中图分类号： TM715 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）26-0076-002

Study on Distribution Network Protection Scheme with DG Access

JIN Hong-sheng ZHANG Kai

（State Grid Zhengzhou Power Company，Zhengzhou Henan 450000，China）

【Abstract】After the distributed power supply is connected to the distribution network，the relay protection scheme needs to be adjusted.In this paper，the distributed power capacity and load capacity are considered to be matched，and the planned islanding optimization is planned during the planning and design stage.In view of the fault of different locations，Analysis of distributed power on the short-circuit current，and adjust the protection program.Real-time data based on the exchange of peer-to-peer latching wide-area current protection，and make it with the acceleration before reclosing to cooperate to achieve rapid removal of faulty components.

【Key words】Distributed power supply；Relay protection；Isolated island；Wide area current protection

配电网接入DG后将变成一种遍布电源和负荷的互联网络，配电网的潮流、故障电流及结构都发生了变化[1]。IEEE Standard 1547标准规定：如果故障发生在DG所在馈线，DG应当停止向配电网供电。这样虽然能够消除DG接入配电网后对保护及自动重合闸装置的不良影响，但难以发挥DG的作用。

目前，不少专家、学者对DG接入配网后保护方案的进行了创新性研究[2-3]，一般分为两类：一类是输电网的保护方案应用于配电网；另一类是基于目前配网的配置，提出保护整定的新算法，包括采用自适应保护原理、加装方向元件等。第一种保护方案在较高程度上依赖主站和通信网络，一旦主站或者通信失效，整个保护系统也随之失效，况且就目前我国配网实际建设情况而言，若要实现发达可靠性的通信网络，需要投入大量财力、物力，需要很长一段时间。因此，此方法在当前并不实用。第二种方案较第一种方案具有更好的实用性，但需要关键在于方向元件，传统方向元件需要利用电压信息来判断，这样会导致保护接线复杂，并且存在“电压死区”。

1 孤岛优化划分模型

在检测到系统电源发生故障后，需要切断负荷与系统电源的联系，DG通过孤岛稳定的对负荷供电。要达到此目的，需要在规划设计阶段对孤岛运行进行优化划分。划分时，需根据郑州航空港区配电网的拓扑结构、DG容量和类型以及负荷情况综合分析及合理规划，要满足以下两个方面：一是确保故障时停电范围尽可能的小，需在相邻的两个区域的边界需要加装智能开关；二是满足孤岛内分布式电源与负荷的匹配关系。孤岛优化划分时，从接入DG的母线开始向该分支下游延伸，直到满足区域内负荷与DG容量匹配为止。因此，配电网被划分为两类区域：一类是包含DG的区域，该区域内应满足功率平衡方程，并至少配置一台具有频率和电压调整能力的DG以满足孤岛运行时调频和调压要求；另一类是不含DG的区域，该区域内的负荷由主电源或者相邻区域电源供电。

2 相邻线路或下游故障的整定方案

当分布式电源容量接入时，在相邻线路或者下游故障时，分布式电源会向故障点提供故障电流，有可能造成保护误动或者拒动，此时，不需要改变配电网的结构和继电保护的硬件部分，只需对整定值进行修正。

电流速断保护的原整定值为：

对于分布式电源有影响的限时电流速断保护修正为：

式中，分支系数Kb为故障线路短路电流与前一级保护所在线路短路电流之比。

3 馈线出口处到DG的线路保护方案

当故障点处于馈线出口处到分布式电源之间的线路上，可能不能有效切除故障或者保护失去选择性，需要调整配电网的网络结构与保护方案：在分布式电源与系统相连的线路的首末端装设智能开关，该开关具有对等交换实时测量数据的智能终端单元，在此基础之上实现广域电流差动保护。

如图所示，当分布式电源通过C母线接入时，需要将1处开关更换为智能开关，并在线路BC段末端加装一个智能开关6。除了保护1、2、6之外，其余的保护均需修正整定值（考虑分布式电源的助增电流）。在系统侧和分布式电源侧的开关1、6构成广域电流差动保护。当线路故障时，故障判定框图如下：

4 多个DG接入配网的保护方案

当多个分布式电源接入配网时，如下图所示：

每个DG接入侧均需要加装智能开关，如智能开关3和5，并均与保护1构成广域电流差动保护，动作原理与单个大容量分布式电源接入配网的故障判定相同，并利用重合闸前加速进行对永久性故障进行有选择性的切除。

5 结论

大量的分布式电源接入配电网后，将会根本改变配电网结构，使其故障后的电气量特征发生巨大变化，传统的继电保护模式难以满足运行安全要求。本项目就解决这一问题提出了研究思路和方法，首先在规划设计阶段，根据分布式电源容量和负荷大小，将配电网络划分为若干个孤岛，以实现孤岛内功率平衡；然后分析分布式电源对不同位置故障的影响，合理配置保护方案：当分布式电源下游或者相邻线路故障时，分布式电源对故障电流起助增作用，需对保护整定值进行修正；当馈线出口处到DG接入处线路故障时，考虑投资成本约束，在馈线出口处、DG接入处、以及孤岛区域划分处加装智能开关和智能终端单元，借用通信手段，灵活采用主站的集中控制和智能终端分布式智能控制方式，利用当地电流和功率方向信息和相邻信息，快速定位故障区域，实现分布式电源广域电流差动保护，并与重合闸前加速配合，实现故障的有选择性的快速切除。

【参考文献】

[1]吴宁，许扬，陆于平.分布式发电条件下配电网故障区段定位新算法[J].电力系统自动化，2009，33（14）：77-82.

[2]黄学良，刘志仁，祝瑞金，等.大容量变速恒频风电机组接入对电网运行的影响分析[J].电工技术学报，2010，25（4）：142-149.

[3]李乃永，梁军，赵义术，等.考虑分布式电源随机性的配电网保护方案[J].电力系统自动化，2011，35（19）：33-38.endprint