Page 21 - 电力与能源2021年第一期

高玉雅, 等: 考虑分布式电源与随机负荷的主动配电网继电保护新方法 1
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成模式、 功能配置与整定配合方案已面临着严峻 ì æ 2 ö
ï I DGd = min ç P ref , I max -I DG q ÷
2
挑战 [ 4-6 ] 。由于继电保护是配电网的基础支撑技 ï è U p cc ø
í ( 1 )
术, 对供电可靠性有着根本性的影响, 因此主动配 ï æ P ref ö
ï I DG q = min ç , I max ÷
电网中继电保护存在的问题成为必然面对、 不可 î è U p cc ø
———分布式电源输出的有功与无
式中I DGd 与 I DG q
回避并需要认真解决的问题。
———网侧变流器输出的有功参
为此, 许多专家和学者针对主动配电网对继 功电流; P ref 与 Q ref
———并 网 点 电 压;
电保护提出的新要求开展研究。相关研究可以分 考 值 与 无 功 参 考 值; U p cc
———网侧变流器输出电流的上限。
为两个方向。一是在 现有保护的基础上加以改 I max
因此, 故障状态下分布式电源的输出电流可
进, 文献[ 7 ] 在传统电流保护的基础上, 提出了一
以表示为
种基于故障分量电流相位的方法, 通过母线上若
æ I DGd cosθö æ I DGd sinθ ö
干条线路的故障分量电流相位来识别故障方向; I DG = ç ÷+ jç ÷ ( 2 )
è I DG q sinθø è -I DG q cosθø
文献[ 8 ] 在传统距离保护的基础上, 通过分析配电
式中 θ ———并网点电压相角。
网的构成情况与故障特性, 通过修改保护定值来
以图1 所示辐射型配电网为例, 电源 Es通过
优化保护性能; 文献[ 9 ] 在传统纵联保护的基础
母线 B1-B4 向负荷 L1-L5 供电, 当故障 F1 发生
上, 将保护判断所需电气量扩展至保护线路外侧
后, 由保护 3 作为主保护动作, 保护 1 与保护 2 作
的等效测量阻抗, 提出了适用于主动配电网的纵
为保护 3 的后备保护。
联保护。二是提出新的保护原理, 文献[ 10 ] 设计
了包含 DG 的配电变电站及其馈线的区域保护方
案, 通过不同位置方向的元件动作情况判断故障
位置; 文献[ 11 ] 设计了基于多代理技术的配电网
继电保护方案, 利用 SCADA 系统的通信功能和
A g ent之间的协作能力, 可以提升保护的可靠性;
文献[ 12-13 ] 提出了一种配电网自适应保护方法, 图 1 辐射型配电网
利用支路贡献因子矩阵消除 DG 对各支路故障电 当配电网中含有分布式电源时( 见图 2 ), 母
流的影响。然而, 目前对于主动配电网保护的相 线 B2 , B3 上分别接有 DG1 , DG2 。分布式电源的
关研究尚有一些不足: 一是现有故障分析模型多 状态与运行方式的变化将直接影响保护的整定与
考虑单一因素, 对于分布式电源与多类型随机负荷 配合, 保护需要考虑以下因素。
接入后的配网故障特性有待深入研究; 二是现有保
护方案多针对固定场景, 对复杂事件的处理能力以
及对运行环境变化的适应能力有待提升。
针对这些问题, 本文分析主动配电网环境下,
分布式电源与随机负荷的动态特性及其对传统继
电保护四性的影响, 提出一种适用于主动配电网
的继电保护新方法。
1 主动配电网环境对保护的影响 图 2 含分布式电源的辐射型配电网
( 1 ) 分布式电源运行方式的变化对继电保护
1.1 分布式电源的动态特性及影响 可靠性的影响。当故障 F1 发生后, 故障电流包

分布式电源主要包含风力发电与光伏发电, 含两部分: 一部分由 Es提供, 另一部分由 DG1 与
其出力特性易受环境因素的影响, 具有很强的间
DG2提供。考虑到式( 1 ) 中I max 可以取 2.5~3.0
歇性、 波动性与不确定性。 倍 DG 输出的额定电流, 而 P ref 与 Q ref 可以取0~1
分布式电源一般通过网侧变流器接入主动配 倍的 DG 额定容量, 而其他参数又会随着分布式
电网, 考虑采用 PQ 解耦控制的网侧变流器, 其故 电源运行方式的变化而变化, 故障期间系统运行
障特性可以表示为 方式变化较大, 易发生误动或拒动。