Page 22 - 电力与能源2021年第一期

1 6 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

( 2 ) 系统潮流方向变化对继电保护选择性与 电模式与用户习 惯将直接影响保护的整定与配
速动性的影响。当故障 F1 发生时, 要 求 保 护 3 合, 保护需要考虑以下因素。
先于保护 2 动作, 而对于故障 F2 , 则要求保护 2
先于保护 3 动作。分布式电源电流的注入, 导致
系统的潮流方向时刻变化, 距离最近的保护或 I
段保护未必能够有效识别故障, 从而导致保护失

去选择性或不能及时动作。
1.2 随机负荷的动态特性及影响 图 3 含随机负荷的辐射型配电网
随机负荷主要以规模化电动汽车随机接入充 ( 1 ) 电动汽车充电的随机冲击对保护可靠性
电为主。受用户区域位置和使用习惯等不确定因 的影响。根据式( 3 ), 大规模电动汽车 BSS 接入

素的影响, 具有很强的时空随机性。 电网充电的瞬间, 相当于短路状态, 会产生一定的
考虑到电动汽车多以充电模式接入配网, 本 冲击电流, 达到或超过继电保护的整定值。在这
文主要研究电动汽车充电状态对继电保护的影响 种场景下, 保护 3 的 Ⅰ 段部分由于没有延时, 难以
主要。电动汽车的充电机本质上是一个三相电压 区分冲击电流与短路电流, 极有可能发生误动。
型 PWM 变流器, 通过 AC / DC 变换将电网的交 ( 2 ) 电动汽车接入的长期影响对保护灵敏性
流电转换为蓄电池中的直流电, 其电流电压瞬时 的影响。用户充电行为的影响, 式( 4 ) 中的i 值与
特性可以表示为 居民用电高峰期重叠, 将导致区域用电负荷峰值
ì ï L di d 的增大。由于保护 3 的 Ⅲ 段部分按照起动电流躲
ï dt =-Ri d +ωLi q + e d -u d 过线路最大负荷电流整定, K 值变大将导致保护
ï ï
í di q =-Ri q +ωLi d + e q -u q ( 3 ) 的灵敏性降低, 同时与保护选择性的矛盾加剧, 甚
ï dt
ï 3 至出现无法配合的情况。
)
ï ï C du dc = ( s d i d + s q i q - i dc
î dt 2
2 主动配电网自适应保护方法
, ———
式中 L , R ———交流测的电感与电阻; i d i q
q , ——— 2.1 基于灵敏度的电流保护自适应整定
变流器 d , 轴电流; ω ———交流角速度; e d e q
鉴于主动配电网的这些特性, 有必要根据系
q
, ———变流器 d , 轴电压;
电网d , 轴电压; u d u q q
, ———直 流 侧 的 电 压 与 电 统运行方式和故障类型的变化实时改变继电保护
C 为直流 侧 电 容; u dc i dc
装置的动作特性, 使保护装置适应这些变化。考
———开关函数。
流; s d 与 s q
电动汽车充电的长期特性可以通过统计建模 虑含分布式电源与随机负荷的主动配电网, 如图
方法描述, 随机负荷充电功率模型可以表示为 4 所示。
n
ì Wi = ∑ Wi j ( i=1 , 2 ,…, 24 )
ï
ï j=1
í ( 4 )
ï Wi j =P i , t× t ( t=1 , 2 ,…, 24 )
ï
î a , , a , d , )
d
N
P i , t =F ( t i t i SOC i SOC i P i
———一天中第i 个时段的总充电负荷;
式中 Wi
———第i个时段第 j 辆电动汽车的充电负荷,
Wi j
n ———电动汽车的总数; P i , t 为第 i 个时段第 j 辆
a d a d N 图 4 含分布式电源与随机负荷的主动配电网
,
, ———
, ,
电动汽车的充电功率; t i t i SOC i SOC i P i
第i 个时段第 j 辆电动汽车的起始充电时间、 锂 由于分布式电源 DG1 , DG2 的运行方式时刻
电池终止充电时间、 锂电池起始荷电状态、 终止荷 发生变化, 以及电动汽车随机负荷 BSS 的接入,
电状态与额定充电功率。 自适应电流速断保护( 以下简称“ 自适应保护 Ⅰ
当配电网中含有随机负荷时( 见图 3 ), 线路 段”) 需要根据系统当前运行方式和故障的实际情
末端接有电动汽车 BSS 。电动汽车随机负荷的充 况, 实时、 自动整定计算。以保护 1 为例, 保护范
围需覆盖 B1-B2 线路全长, 不必反映其他线路故