【正文】 護 2 的電流二段保護的保護范圍相配合，所以其電流二段保護的動作時限值需要比瞬時電流速斷保護煩人動作時限高出一個時間段 t? 。39。瞬時電流速斷保護的優(yōu)勢主要是：反應靈敏，動作敏捷，簡單而且可靠；當然，瞬時電流速斷保護并不完 美，系統(tǒng)運行方式的變化影響它的保護范圍，也無法保護線路的全長。瞬時電流速斷保護的保護范圍一般都不小于被保護線路全長的百分之。 瞬時電流速斷保護定值整定及靈敏性校驗 瞬時電流速斷保護是以線路中發(fā)生相間短路時的短路電流為依托來計算保護裝置動作 電流的整定值。若流過保護 1 的短路電流大于保護 1 的電流整定值時，且故障在瞬時電流速斷的保護范圍內，則保護 1 上的瞬時電流速斷保護便會起動。 本文的主要工作 本文主要闡述了分布式電源的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景，通過對風力發(fā)電、光伏發(fā)電等不同類型的分布式電源運行方式的分析，建立了分布式電源的等效模型，并對分布式電源在不同位置、不同容量接入配電網(wǎng)時，對配電網(wǎng)保護的不同的影響進行了詳細的理論分析，并對接入不同容量的 DG 是對配電網(wǎng)繼電保護影響方面 進行仿真驗證，最后得出總結性結論。有些小型水力發(fā)電站并入到大電網(wǎng)運行，另外一部分則是 分散獨立運行。由于光伏發(fā)電的分散性造成大型集中式光伏發(fā)電站的成本高、經濟性差，因此在人口稀疏地區(qū)的非并網(wǎng)獨立發(fā)電用的較多，另外，還用在了城市與建筑物結合的并網(wǎng)發(fā)電。它建設時間短；不占用物質資源；無環(huán)境壓力；而且裝機數(shù)量規(guī)模易變通，安裝幾臺便可實時投產幾臺，因此籌集資金便利，工作效率高；因為其運行方式簡單，無須人為操作和監(jiān)控，可做到無人值守；占地面積小，發(fā)電機組、變電與監(jiān)控等建筑物僅占風場約 1%的土地，另外 99%的場地仍可正常供給農業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)使用；對土地的限制幾乎沒有要求，無論是在海邊、山丘還是荒漠等地形條件下均可投 建。文獻 [5]中，在介紹分布式電源概念、傳統(tǒng)配電網(wǎng)結構、傳統(tǒng)的繼電保護配置的基礎上，搭建并入分布式電源的配電網(wǎng)模型進行仿真，詳細討論了分布式電源并入配電網(wǎng)不同饋線中、不同區(qū)段時，對傳統(tǒng)配電網(wǎng)繼電保護及自動重合閘的影響，并重點分析分布式電源在不同地點發(fā)生短路故障時，短路電流的大小變化， 三段式保護和反時限過電流保護動作行為的變化，最后論述了分布式電源對自動重合閘的影響，為配電網(wǎng)并入分布式電源后的繼電保護算法研究奠定了一定的理論基礎。因此，在研究 DG 接入配電網(wǎng)對繼電保護的影響和尋找新的保護方案上，國內外的專家學者做了大量的工作?？傊治龇植际诫娫磳ε潆娤到y(tǒng)繼電保護的影響是非常重要、非常有意義的。當含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生意外災害時，分布式電源可以保證本地用戶的正常供電； (3) 分布式 電源啟動停止簡單方便，一般可以直接連接到大電網(wǎng)或用戶，因此可以快速響應負荷的需求，有助于系統(tǒng)調峰； (4) 分布式電源成本低，環(huán)保，裝置簡單。因此，著重分析 DG 并入對電網(wǎng)繼電保護的影響對各地豐富的可再生能源的利用和我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略的實施具有非常大的推動作用 [2]。 Threestep current protection。電力行業(yè)也迫切需要尋找可再生能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源。分析了分布式發(fā)電對現(xiàn)有配電網(wǎng)繼電保護的影響 ,重點探討了分布式發(fā)電對三段式電流保護的影響 ,并應用 MATLAB 軟件進行仿真驗證，最后根據(jù)仿真的數(shù)據(jù)進行具體的分析驗證。 當今世界的電網(wǎng)主要還是以集中的大型發(fā)電、大電網(wǎng)互聯(lián)和高壓遠距離輸電作為主要的運行方式。因此許多專家學者開始研究如何利用分布式電源在系統(tǒng)故障時不直接退出運行，而是允許分布式電源帶一部分負荷繼續(xù)運行。 DG 接入對配電網(wǎng)繼電保護影響的研究是為新的繼電保護方案打好基礎，使得分布式電源在未來更加廣泛的使用，提高全民生活水平。國際電氣工程學會針對分布式電源接入配電系統(tǒng)制定了 IEEE1547 標準，規(guī)范了接入標準。文獻 [3] 中，同樣也是先是介紹了 DG 的定義，再是詳細地介紹了傳統(tǒng)配電網(wǎng)結構和繼電保護配置，然后搭建 DG 的接入配電網(wǎng)模型，詳細討論了配電網(wǎng)接入分布式電源的位置不同時，給原有配電網(wǎng)繼電保護及自動重合閘的影響，在此基礎上還重點分析了不同位置發(fā)生短路故障時，對分布式電源的上游、下游及相鄰線路的短路電流大小、對傳統(tǒng)的三段式電流保護、距離保護的動作行為和時限特性配合的影響和自動重合閘的影響，給分布式電源并入 配電網(wǎng)后的繼電保護算法研究提供了一定的理論基礎。能解決我國農村偏遠地區(qū)缺電的除風力發(fā)電外還有中小型水電、太陽能光伏電池等可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)。燃氣熱、電、冷聯(lián)產可以合理的 利用天然氣，由于它的各種優(yōu)勢在全國各地大中城市都建有試點項目，例如廣州、上海、北京等。到 2020 年，分布式電源在中國的無電地區(qū)、商業(yè)應用以及城市中的并網(wǎng)光伏發(fā)電的總量預計可達到 100 萬千瓦。到 2021 年底，向偏遠山區(qū)提供了大量廉價的小水電所發(fā)電力，現(xiàn)今，其裝機達到 3104 萬千瓦。 瞬時電流速斷保護 以保護裝置的動作電流大于保護區(qū)域外短路時的最大短路電流而獲得選擇性的一種電流保護。為了更好地保證瞬時電流速斷保護動作的選擇性，因此其動作電流必須大于系統(tǒng)最大運行方式下被保護線路末端發(fā)生三相短路時的最大電流。 是可靠系數(shù)，通常取 ~ 。m i n.m i n23K23K1%100% （ 22） 式中： relK39。 限時電流速斷保護原理 如圖 21 中，假設圖 中所有的線路都裝設有限時電流速斷保護。 . 39。 ?????????tttIKI ac trelac t239。1.39。綜上所述，瞬時電流速斷和限時電流速斷保護常一起被稱為線路的 “主保護 ”。保護 2 的動 作時限 ttt ??? 32 以 保證線路 FG 短路時，定時限電流保護動作的選擇性。但是傳統(tǒng)的三段式電流保護也存在受系統(tǒng)運行方式和線路接線方式影響較大的缺陷。 S Z s R 3 R 1 K 3 K 1 R 2R 4 K 4K 2D GACB 圖 31 在線路中間位置并入 DG (1) DG 上游 1K點發(fā)生短路故障 由圖 31 可知， 1K 點在分布式電源的上游，當 1K 處發(fā)生短路故障時，保護 3R 、保護 4R 在另一條饋線上，因此短路電流不流過該饋線，保護 3R 、. . 保護 4R 的保護動作和 DG 的存在與否無關。系統(tǒng)和分布式電源提供的短路電流都流過保護 3R ，電流比未加 DG 時增大，所以保護 3R可以可靠動作切除短 路故障。具體見下述分析。分析完 3R ，現(xiàn)在來分析保護 1R 和保護 2R 。 . . 第 4章 MATLAB仿真 MATLAB簡介 MATLAB 是由美國 Math Works 公司開發(fā)的大型軟件。 分布式電源并網(wǎng)模型 分布式電源是指分布在配電網(wǎng)中的功率為數(shù)千瓦至 50MW 小型模塊式的、與環(huán)境兼容的獨立電源。 表 41 各種類型分布式電源的 故障電流注入能力 DG 類型 DG 的故障電流注入能力 換流器 100%～ 400%時持續(xù)時間取決于控制裝置 同步電機 500%～ 1000%時逐漸衰減到 200%～ 400% 感應電機 500%～ 1000%時在幾個周波內衰減至可忽略 基于上述模型，本文在 MATLAB 環(huán)境下，利用 Simulink 工具，建立了 DG 直接并網(wǎng)模型。 由第 3 章的定性分析可知，分布式電源對各饋線保護的選擇性、靈敏性、可靠性的正確動作有較大的影響，因此建立如圖 43 所示的系統(tǒng)圖，模型為含分布式電源的配網(wǎng)圖 ，饋線末端為負荷。 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 005001000150020212500時間 T / s電流I2/Ay 圖 48 3K 故障時流過 2R 的電流 2I . . 圖 49 3K 故障時 DG 提供的短路電流 dgI 由上述仿真圖形可 以得出， 3K 點短路故障時，加入 DG 后的短路電流比未加 DG 的短路電流大；且隨著 DG 注入容量的增大，電路電流也增大。雖然逆變型分布式電源在故障后的 12 個周波內輸出的功率會發(fā)生變化，但通過電力電子器件的快速調節(jié)，使得輸出功率和故障前相同，因此可以假設 DG 在故障前后輸出功率是不0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 2 0 1 5 1 0505101520時間 T / s三相電流/A. . 變的。由前面的保護裝置可知， 2R 的瞬時電流速斷保護整定值AI 39。 表 52 4K 點發(fā)生故障時 S、 2I 與 dgI 的關系 S/MVA 2I /A dgI /A 1 1746 3 1764 5 1783 57 7 1801 80 8 1810 10 1828 114 。經由仿真分析，可得電源的容量 S 與流過 2R 的短路電流 2I及 DG 提供的短路電流 dgI 的關系，如表 51 所示。 DG 仿真模型如圖 410 所示。 仿真中遇見的問題 目前，很多分布式電源發(fā)出的電能是通過逆變器并入配電網(wǎng)，如光伏發(fā)電、小型風力發(fā)電機、燃料電池、微型燃氣輪機等。 饋線 1 中， AE 為架空線路（ 3 公里）； AD 段即為圖中的饋線 2， AB段為 3 公里的架空線路， BC、 CD 均為電纜線路，長度為 4 公里。 模型參數(shù)的設置 本文系統(tǒng)設計為 10kV 配電網(wǎng)，基準容量 BS 是 500MVA，基準電壓 BU 為 。 分布式電源具有降低損耗、調峰、節(jié)約成本、綠色環(huán)保、可再生能源的利用等效益。其數(shù)學計算部分提供了強大的矩陣處理和繪圖功能；在工程仿真方面， MTALAB 提供的 Simulink 軟件支持幾乎遍 布各個工程領域，并且不斷完善。 (4) 同一母線的其他饋線 4K 點發(fā)生短路故障 由圖 32 可知， 4K 點和 3K 點一樣都屬于同一母線的其他饋線，當 4K 處發(fā)生短路故障時，當 4K 點發(fā)生短路故障時，分析和 3K 的相同，如果故障發(fā)生時僅由保護 4R 動作來切除故障是最理想的選擇。分析了保護 3R 、 4R 后，我們再來分析 1R 點的情況。 (4) 同一母線的其他饋線 4K 點發(fā)生短路故障 由圖 31 可知， 4K 點屬于同一母線的其他饋線，當 4K 處發(fā)生短路故障時，因為保護 2R 所在的位置是同一母線但是不同饋線上的，因此 短路電流不流過該饋線，保護的保護動作和 DG 的存在與否是無關的。雖然只有系統(tǒng) S 向 1R 點的提供短路電流，但由于 1K短路故障， 系統(tǒng) S 和 DG 相當于并聯(lián)運行， DG 存在著分流作用，因此此時流過保護 1R 點的電流應該是小于無 DG 時 1K 點故障時流過該保護的短路電流（而且隨著接入的分布式電源容量的增大，同一點發(fā)生故障時，流過保護 1R 的短路電流就減小 )，因為 DG 的分流作用造成了保護 1R 的靈敏度的降低。本章對分布式電源對配電網(wǎng)保護系統(tǒng)影響的進行了定性分析。同理，保護 1 的動作時限 ttt ??? 21 。定時限過電流保護是作為后備保護而裝設的 [19]。 (24) 式中： 2.39。139。actI ：為 保護 2 瞬時電流速斷保護的動作電流。仍然見圖 21 中的保護 1，其限時電流速斷保護的動作電流 1.39。 由上述分析可以得出，瞬時電流速斷保護是按照計算選取整定值來滿足選擇性的。用保護范圍的大小來衡量瞬時電流速斷保護的靈敏度，保護范圍 %minl 就是是用線路全長的百分比表示的。 Ekact II ? 。 E s Z s3214 5 6AEF GBC DL 1L 2K 1K 2圖 21 傳統(tǒng)配電系統(tǒng) 當線路 AE 上發(fā)生短 路故障時，短路電流迅速增大，因此和正常運行時的負荷電流相比，此時流過保護 1 的故障電流會遠大于正常時候。為利用可再生能源發(fā)電來解決青海、新疆、四川、西藏等西部邊遠地區(qū)的生活用電問題，國家計委于 2021 年啟動的 “送電下鄉(xiāng) ”工程。在我國，水資源豐富而且分布廣泛，尤其是在我國的南部地區(qū)。由于光伏發(fā)電可任意組合容量，非常適合分散使用，屋頂光伏發(fā)電就是一個非常典型的例子。 除水力發(fā)電之外，風力發(fā)電已經發(fā)展成為最可靠、清潔、節(jié)能的一種發(fā)電方式。在此基礎上構建了含DG 的配電網(wǎng)模型，通過仿真分析了分布式電源對故障電流的影響。 國內研究現(xiàn)狀 當 DG 接入到配電系統(tǒng)以后，傳統(tǒng)的保護配置將受到很大的影響，某些元件有可能失去保護作用。 綜上所述，并入分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護方案的研究才剛剛起步，目前并入 DG 的配電系統(tǒng) 繼電保護方案還