【正文】 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。 因為限時電流速斷保護的整定原理，保護 1 的電流二段保護的保護范圍和保護 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。由上述分析可得，定時限過電流保護的動作時間的特點是呈階梯狀增長的，距離線路末端越遠，保護的動作時間 t 就越長。 (2) DG 下游 2K 點發(fā)生短路故障 由圖 31 可知， 2K 點位于分布式電源的下游，當 2K 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 的存在與否是無關的。由圖中分析可知，流過保護 1R 的短路電流只是由系統(tǒng) S 提供，保護的保護動 作和 DG 的存在與否是無關的， 1R 和未接入DG 時一樣能可靠動作切除故障。 在 MATLAB 軟件中， Simulink 模塊是一個功能強大的工具箱，它存在的兩個概括性的功能： Simu（仿真）與 Link（鏈接），即建模和仿真，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)的一個集成環(huán)境。 本文主要通過短路電流的計算來研究分布式電源對配電系統(tǒng)繼電保護選擇性、靈敏性、可靠性的影響。由于能源種類的多樣性，而逆變型 DG 的應用相對較為廣泛。 表 51 3K 點發(fā)生故障時 S、 2I 與 dgI 的關系 S/MVA 2I /A dgI /A 1 2073 12 5 2116 62 8 2148 100 10 2170 124 12 2191 149 13 2202 162 3K 位于線路 CD 的 5%處，當 3K 點故障時，保護 2R 的保護范圍在未接入分布式電源時是小于 BC 線路全長的，則 3K 點故障位于不在保護 2R 電流一段保護的保護范圍之內，但并入分布式電源后，隨著 DG 容量的增加，故障電流增大，這樣，流過保護 2R 的短路電流也增大，當容量增大到MVAS ? 時，流過保護 2R 的故障電流超過 2R 的電流 一段保護的電流整定值。 對下游保護的影響 選取線路 CD 的 5%處 3K 點發(fā)生故障時，由于 DG 對故障電流起到助增的作用， 2R 順勢電流速斷保護的范圍 會增加，有可能延伸到下一段線路從而失去選擇性。 同樣的，如果將 DG 的注入容量增加到 5MVA，所得波形圖如圖 449 所示。 Philip. P. Barker 研究不同類型 DG 的短路電流注入能力并進行了匯總，具體結果如. . 表 41 所示。 另外可以看出：分布式電源接入配電網的位置及它的容量都對傳統(tǒng)的三段式電流保護的有影響，并入系統(tǒng)的分布式電源容量不應該太大。當系統(tǒng)發(fā)生短路故障的位置不同時，分布式電源的存在對各個保護的影響也是不一樣的。具體見下述分析。 當線路 FG 發(fā)生短路故障時，位于線路最尾端保護 3 可以瞬時動作切除故障，由此可以看出，保護 3 的動作時間 3t 可以整定成 3t =繼電保護裝置的固有的反應時間。39。 限時電流速斷保護定值整定及，靈敏性校驗 圖 21 中，以保護 1 為例，其限時電流速斷保護的動作電流可按下列式子進行整定。39。 優(yōu)先保證動作的選擇性是速動性和選擇性產生沖突時的普遍解決辦法，即整定保護裝置的動作電流時，保證在下一條線路出口處短路時，上一條線路的一段保護裝置不 起動。我國微水電和小水電可開發(fā)量約 億千瓦，資源十分豐富，是全球第一。小型熱、電、冷聯(lián)產在 “西氣東輸 ”工程和天然氣進京工程中得到了很好的應用。文獻 [2]中，在分析了DG 并入電網后對繼電保護和自動重合閘的影響的基礎 上，本文還提出了用允許式方向縱聯(lián)保護代替?zhèn)鹘y(tǒng)的距離保護，這種方法有利于并網變電站的實際可行性和供電可靠性的提高。當大量的 DG 接入到現(xiàn)有的配電網之后，系統(tǒng)的潮流將會發(fā)生本質的變化，并且短路故障電流水平也將發(fā)生變化，上述原因將導致配電網傳統(tǒng)的繼電保護不能起到良好的保護作用 [8]。由于化石燃料的日益枯竭和全球氣候變暖問題 ， 加之利用可再生能源發(fā)電在電力生產過程中不用消耗化石燃料、所排放的廢氣廢水都比較少，因此對分布式電源 (Distributed Generation，簡稱 DG)的利用成為了當前的研究重點 [1]。而本文要介紹的分布式電源 (Distributed Generation，簡稱 DG)，就是這樣一個將風能、太陽能等可再生能源轉化為電能的中小型發(fā)電設備，非常符合現(xiàn)在電力行業(yè)發(fā)展趨勢，在未來幾年內，必定會被廣泛應用。 分布式電源的迅猛發(fā)展，將逐步和傳統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)電融為一體，一起為未來電力 系統(tǒng)做貢獻。 . . 國內外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 近年來，受世界能源枯竭和全球氣候變暖的影響，世界各國越來越重視分布式電源技術的研究。 隨著我國經濟建設的飛速發(fā)展，我國集中發(fā)電的供電網規(guī)模迅速發(fā)展壯大，但是這種發(fā)展所帶來的安全問題卻也是不容忽視的 [14]。最近幾年，并網光伏發(fā)電發(fā)展較快的是歐盟、日本和美國等國家。下面為論文各章主要內容安排： 第 1 章緒論部分，闡述了分布式電源的概念，概述了其發(fā)展的歷史背景和意義，介紹了對分布式電源及其對配電網影響的國內外研究現(xiàn)狀，并闡述了課題的研究意義； . . 第 2 章介紹了配電網的單電源輻射狀結構，詳細分析了電流三段式保護的原理、動作值整定原則及動作時限的配合； 第 3 章對分布式電源對配電網保護系統(tǒng)影響的進行了定性分析。當被保護線路的故障電流大于或等于動作電流時，安裝在該處的保護裝置就會動作。 限時電流速斷保護 由上一節(jié)中我們可以看出，瞬時電流速斷保護是不能保護線路全長的。如果從增高系統(tǒng)運行可靠性的方面來看的話，保護的動作時間是越小越好；但是為了要保證電流二段保護的選擇性，一般取 st ?? 為限時電流速斷的動作時限。actI ：保護 2 的限時電流速斷整定值； 239。 定時限過電流保護的靈敏性校驗 定 時限過電流的靈敏性校驗可以分為兩種情況進行：作為線路的主保護. . 或近后備保護時靈敏系數(shù)的概念是最小運行方式下本線路末端兩相短路時的故障電流與動作電流之比，一般地，取 ~ ?K ；當作為相鄰線路的遠后背保護時，靈敏系數(shù) esK 為最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路時的故障電流與起動電流之比，一般地，取 ?K 。分析可得，系統(tǒng) S 和分布式電源一起提供保護 2R 的 短路電流，因此，電流比未加入 DG 時的大， 2R裝置能迅速且可靠地動作以切除故障。 1K 點故障后，通過保護 2R 的故障電流僅有 DG 提供，此時有兩種可能：一是形成電力孤島，此時的條件是此時 DG的容量足夠大能提供足夠大的短路電流使得保護 2R 能可靠動作切除故障，饋線 1L 由 DG 獨立供電，雖然這樣饋線 1L 的用戶就可以不用斷電，但是非人為的電力孤島會對系統(tǒng)、用戶的設備等造成危害，且對于孤島再次并入電網不好操作，另外，非人為的電力孤島會產生劣質的電能，這種電能會反過. . 來損害孤島中的負荷，所以一般情況下是不允許孤島運行的；二是采取 “反孤島（ antiislanding） ”策略， DG 通過感應瞬時電壓驟降或主網服務的中斷使得 DG 與系統(tǒng)解列。具有可重載、模塊化、可視化、可封裝、及面向結構圖編程等特點，具有系統(tǒng)仿真的效率高和可靠性高的優(yōu)點；另外，Simulink 還進一步擴展了 MATLAB 的功能，可實現(xiàn)多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據交換。 通過系統(tǒng)最大運行方式下發(fā)生三相短路故障來得到 DG 并入對保護靈敏度的影響；通過系統(tǒng)最小運行方式下發(fā)生兩相短路故障來得到 DG 并入對保護的保護范圍的影響，由于上述兩種短路故障都不存在零序電流，因此配電系統(tǒng)中的負荷參數(shù)和線路用正序等效阻抗代替即可，不用設置零序分量。因此在仿真的最初，決定選用逆變型分布式電源。綜上，當 3K 點發(fā)生短路故障時，保護 3R 正常動作切除故障，但是保護 2R 也可能動作使保護失去選擇性。 . . 第 5章 仿真結果分析 分布式電源下游發(fā)生故障 DG 下游發(fā)生故障時可分為兩種情況：分布式電源對下游保護和上游保護的影響。 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 44 3K 故障時流過 2R 的電流 2I . . 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 1 5 1 0505101520時間 T / sA相電流/A 圖 45 3K 故障時 DG 提供的 A 相短路電流 dgI 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 1 5 1 05051015時間 T / sB相電流/A 圖 46 3K 故障時 DG 提供的 B 相短路電流 dgI . . 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 05051015時間 T / sC相電流/A 圖 47 3K 故障時 DG 提供的 B 相短路電流 dgI 此時， DG 的容量為 1MVA， DG 在 時接入配電網中。對于不同類型的分布式電源，其電抗值也是不同的，它代表著該電源的故障電流注入能力。 . . 本章小結 通過上述分析，配電網中并入 DG 對傳統(tǒng)的三段式電流保護的影響主要表現(xiàn)如下： (1) 可能會導致非故障線路的其他線路保護的誤動，從而使保護失去選擇性以及事 故影響范圍的擴大； (2) 可能會導致本線路保護的靈敏度降低，嚴重時保護可能會拒動。 在線路末端位置并入 DG 由圖 32 可知，分布式電源和系統(tǒng)之間的饋線 1L 區(qū)段為雙電源供電，其他的 AC 等區(qū)段還是單電源供電， SZ 是系統(tǒng)阻抗， 1R ～ 4R 為保護裝置。當系統(tǒng)發(fā)生短路故障的位置不同時，分布式電源的存在對各保護的影響也是不一樣的。 m a xLa c t ??? IKKKI re MSrel （ 25） 式中： MSK 為自起動系數(shù)，一般取 1?MSK ； relK 是可靠系數(shù)，一般取 ~ ； reK 為電流繼電器的返回系數(shù)，一般取 ~?reK 。39。actI 為保護 2的瞬. . 時電流速斷保護的整定值 )。 . . ???????????? ?????lssr e lr e lllzzzzzl m i a x.39。綜上所述，瞬時電流速斷對于本線路末端的故障是不能在保護線路全長的情況下有效切除的，即瞬時電流速斷的選擇性和速動性是沖突的，不能同 時滿足選擇性和速動性。不論是微水電還是小水電，都有能源利用效率高；大電網供電的遠距離輸電線路投資少；電力損耗小的優(yōu)點，對電力消費水平低的偏遠山村而言，是一種經濟性、實用性較高的一種供電方式。 熱、電、冷三聯(lián)產技術在分布式發(fā)電技術中的應用中是最為廣泛、前景最為明朗的一項技術，中國大部分地區(qū)的醫(yī)院、住宅、工廠、公用建筑及商業(yè)大樓等地方都存在一定的供暖、制冷和供電等需求，且一般都配有備用電源設備，這對于熱電冷三聯(lián)產分布式供能系統(tǒng)的應用市場有很大的促進作用。 文獻 [1]中，簡述了分布式電源的概念以及分布式電源的特點，并結合我國國情和電網特點，從資源情況、環(huán)境保護、國家政策和產業(yè)發(fā)展方向等. . 四個方面分析幾個的現(xiàn)實中的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前提。 [7] 盡管分布式電源具有上述許多突出的優(yōu)點，但 DG 滲透率技術的限制也給電力系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)，比如，系統(tǒng)的調度、安全運行、保護和系統(tǒng)控制等，因此也提出了對電力系統(tǒng)的新要求，在各種接入分布式電源的問題中，其中最主要難題之一就是分 布式電源接入電力系統(tǒng)的繼電保護問題。世界一些國家為了應對這一形勢 ， 均提出和執(zhí)行了開發(fā)可再生能源的政策和措施。 然而，分布式發(fā)電技術在電力系統(tǒng)的應用對電力系統(tǒng)的操作和控制產生了很大的影響。分布式電源有很多優(yōu)勢，但在分布式電源擁有很多的優(yōu)勢的同時，它也存在著許多技術難題，在繼電保護方面存在很多挑戰(zhàn)，分布式電源的接入使傳統(tǒng)的單電源輻射狀配電網變成了一個電源和負荷的多電源系統(tǒng)，改變了配電網輻射狀的結構，改變了配電網的潮流大小和方向，對系統(tǒng)的運行和繼電保護保護產生了一系列的影響 [3]。就全球來看，分布式發(fā)電技術的應用在工業(yè)發(fā)達、用電量大的國家更加地成熟 [9]。由于全國各地經濟水平存在兩極分化，對于許多經