【導(dǎo)讀】需求越來(lái)越大，一次能源面臨枯竭，生態(tài)環(huán)境亦遭受破壞。為了應(yīng)對(duì)能源的潛在危機(jī)和生態(tài)。分布式電源的接入，將會(huì)改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和潮流方向，使配電網(wǎng)的運(yùn)行。的安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大的隱患。因此研究DG對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)三段式電流保護(hù)帶來(lái)的影。響以及提出應(yīng)對(duì)策略，對(duì)未來(lái)分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有非常重要的意義。入容量等因素出發(fā)，考慮接入DG對(duì)配電網(wǎng)可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行定性分析，針對(duì)分析結(jié)果，提出一種針對(duì)含DG的配電網(wǎng)智能電流保護(hù)方案。該方案基于相鄰線路的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)故障路。的DG的最大準(zhǔn)入容量，最后，通過matlab軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證方案的可行性。

　　

【正文】 實(shí)際電流，從某種意義來(lái)說，其保護(hù) 1的靈敏度降低了，但不影響保護(hù)正常動(dòng)作。 DG通過保護(hù) 2 向故障點(diǎn)提供短路電流，保護(hù) 2流過反向故障電流，可能會(huì)引起保護(hù) 2 的動(dòng)做。 （ 2） 在線路 BC段發(fā)生短路故障時(shí) 線路 BC段發(fā)生短路故障時(shí)，其等值電路圖亦如圖 35所示?？傻昧鬟^保護(hù) 2的故障電流分別為： 2121 XXZEIIsskk ????? ， (310) 可見只有系統(tǒng)電源向短路點(diǎn)注入的短路電流流經(jīng)保護(hù) 2，其值小于故障點(diǎn)的實(shí)際電流，因此從某種意義來(lái)說， DG的接入降低了該保護(hù)的靈敏度，但不影響保護(hù)正常動(dòng)作。同樣分布式電源向故障點(diǎn)提供短路電流，是故障點(diǎn)電弧不能熄滅，可能使重合閘不成功，延長(zhǎng)瞬時(shí)性故障 的停電時(shí)間。 （ 3） 在線路 CD上發(fā)生短路故障時(shí) CD段發(fā)生短路后的等值電路如圖所示： 圖 36 CD段發(fā)生短路后的配網(wǎng)等值電路 利用等效疊加法求短路點(diǎn)開路電壓： 只有系統(tǒng)電源時(shí)，等值電路圖如下： 第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 18 圖 37 只有系統(tǒng)電源時(shí)求 C點(diǎn)電壓等值電路圖 只有分布式電源時(shí)，等值電路圖如下： 圖 38 只有分布式電源時(shí)求 C點(diǎn)電壓等值電路圖 可得短路點(diǎn)開路電壓為： 2121212121)()( XXZZ XXZEZEXXZZ XXZEXXZZ ZEEsdsddssdsdsddseq ??? ??????? ??????? (311) 進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算故障電流： 圖 39 進(jìn)一步簡(jiǎn)化 等效疊加法求短路電流 可得其中 第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 19 2121 )( XXZZ XXZZXsdsdeq ??? ??? (312) 進(jìn)一步可得流過保護(hù) 3的短路電流為： 33 XXEIeqeqk ??? (313) 進(jìn)一步求得流過保護(hù) 2的短路電流為： seqeqskk ZXXXXX EEII ?? ????213321* ?? (314) 不接 DG時(shí)發(fā)生 CD段短路時(shí)有： sskkk ZXXX EIII ??????32139。 339。 239。 1 ? (315) 易得： 339。 339。 239。 121 kkkkkk IIIIII ????? (316) 分析：容易看出，當(dāng)接有 DG的下游發(fā)生故障時(shí)，保護(hù) 1和保護(hù) 2流過正向故障電流，其故障電流值小于不接 DG時(shí)的故障電流，因此分布式電源的接入使得在其接入位置下游發(fā)生故障時(shí)，降低了其上游保護(hù)的靈敏度，同時(shí)它使流過保護(hù) 3的電流增加，增加了其接入位置下游的保護(hù)的保護(hù)范圍，可能會(huì)引起保護(hù)的誤動(dòng)。 （ 4） 在相鄰線路 AF段上發(fā)生短路故障時(shí) AF 段發(fā)生短路故障后的等值電路圖如下： 圖 310 AF段發(fā)生短路故障后的等值電路圖 故障電流的求解方法同上，求短路點(diǎn)開路電壓（疊加法原理），過程圖如下： 只有系統(tǒng)電源時(shí)，等值電路圖如下： 第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 20 圖 311 只有系統(tǒng)電源時(shí)計(jì)算 A點(diǎn)電壓等值電路圖 只有分布式電源時(shí)，等值電路圖如下： 圖 312 只有分布式電源時(shí)計(jì)算 A點(diǎn)電壓等值電路圖 可 得短路點(diǎn)開路電壓為： 2121 )( XXZZ ZEXXZEEsdsddseq ??? ???? (317) 進(jìn)一步等效簡(jiǎn)化計(jì)算故障電流： 圖 313 進(jìn)一步簡(jiǎn)化 等效疊加法求短路電流 第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 21 其中 2121 )( XXZZ ZXXZXsdsdeq ??? ??? (319) 則可求得流過保護(hù) 5的故障電流為 55 XXEIeqeqk ??? (320) 易得： 39。55 kk II ? (321) 進(jìn)一步求得流過保護(hù) 2的短路電流 deqeqskk ZXXXXX EEII ?? ????215521* ?? (322) 分析 可以看出：當(dāng)相鄰饋線發(fā)生故障時(shí)， DG的接入使流過保護(hù) 5的故障電流增加，延長(zhǎng)其保護(hù)范圍，可 能使其失去選擇性；同時(shí)它向保護(hù) 2提供反向故障電流，可能會(huì)使其誤動(dòng)。 以上以母線 C處接入單 DG為例做具體定性分析，下面其他母線出接入 DG 后算法原理相同，不再計(jì)算分析。 A處接入單 DG 分析 等值電路圖如下所示： 圖 314 母線 A處接入 DG對(duì)配網(wǎng)保護(hù)影響分析 分析 ：當(dāng) DG下游某處如 DE段發(fā)生短路故障時(shí)，系統(tǒng)電源和分布式電源同時(shí)向故障點(diǎn)提供短路電流，保護(hù) 4都流過正向的故障電流，流過保護(hù)的電流較未接入 DG時(shí)第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 22 的要大，而且隨著 DG容量的增加而增大，這有可能使下游的保護(hù)失去選擇性而誤 動(dòng)，這與DG的容量有關(guān)。當(dāng)接入 DG的上游發(fā)生故障時(shí)，保護(hù) 4都沒有故障電流流過，上游保護(hù)斷開， DG向下游線路繼續(xù)供電，即所謂的孤島運(yùn)行，這時(shí)就需要考慮島內(nèi)能否平衡運(yùn)行的問題。當(dāng)相鄰饋線發(fā)生故障時(shí)，如 AF 段， DG同樣會(huì)向故障點(diǎn)提供故障電流，使流過保護(hù) 5的故障電流增大而增大其保護(hù)范圍，有可能使其失去選擇性。 B處接入單 DG 分析 等值電路圖如下所示： 圖 315 母線 B處接入 DG對(duì)配網(wǎng)保護(hù)影響分析 分析： 當(dāng)該 DG接入位置下游線路某處如 DE段發(fā)生故障時(shí)，保護(hù) 4都流過正向的故 障電流，但保護(hù) 4的故障電流由系統(tǒng)電源和分布式電源同時(shí)提供，其值大于未接分布式電源時(shí)的故障電流，這在一定程度上延伸了下游保護(hù)的保護(hù)范圍，有可能使其失去選擇性。相反，接入 DG后，使流過保護(hù) 1的故障電流小于未接分布式電源時(shí)的故障電流，保護(hù) 1不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。當(dāng)該 DG的上游發(fā)生短路故障時(shí)如線路 AB 段，保護(hù) 4沒有電流流過，系統(tǒng)電源和分布式電源同時(shí)向故障點(diǎn)提供短路電流，保護(hù) 1流過的故障電流小于故障點(diǎn)實(shí)際流過的故障電流，保護(hù) 1跳開故障后，分布式電源會(huì)繼續(xù)向故障點(diǎn)提供短路電流，使電弧不能熄滅，使重合閘不成功。當(dāng) 相鄰饋線出現(xiàn)故障時(shí)如 AF 段，分布式電源通過保護(hù)1向故障點(diǎn)提供故障電流，保護(hù) 1流過反向故障電流，可能會(huì)誤動(dòng)，這與 DG的容量有關(guān)，以為其提供的短路電流隨其容量的增加而增加，這在后面會(huì)有分析。同時(shí)，保護(hù) 5流過的故障電流大于未接分布式電源時(shí)的電流，延長(zhǎng)其保護(hù)范圍，有可能使保護(hù)失去選擇性。 DG 分析 . 在母線 A、 B、 C三處分別接入 1個(gè) DG，見下圖： 第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 23 圖 316 分析多 DG入網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)影響等值電路圖 分析： 當(dāng)在 DG DG DG3接入位置的下游發(fā)生短路故障時(shí)，例如 DE段，保護(hù) 4都會(huì)流 過正向的故障電流，但流過的故障電流大小有所不同：保護(hù) 1流過的短路電流由系統(tǒng)電源和 DG1提供，保護(hù) 2流過的短路電流由系統(tǒng)電源和 DG DG2提供，保護(hù) 3保護(hù) 4流過的短路電流由系統(tǒng)電源和 3個(gè)分布式電源共同提供，均大于未接 DG時(shí)的故障電流，保護(hù)將變得更加靈敏，其故障電流增大的程度受各自上游 DG總?cè)萘康拇笮∮绊?，各保護(hù)的保護(hù)范圍均有所增大，均可能因?yàn)槭ミx擇性而發(fā)生誤動(dòng)，需要對(duì)保護(hù)整定值和 DG容量關(guān)系進(jìn)行研究。 當(dāng) AB 斷發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù) 1流過由系統(tǒng)電源和分布式電源共同提供的短路電流，大于未接 DG時(shí)的故障流，不會(huì) 拒動(dòng)，保護(hù) 1斷開。保護(hù) 2流過由 DG3提供的反向故障電流，大小與 DG3的容量有關(guān)，可能動(dòng)作。保護(hù) 6不流過故障電流，不會(huì)動(dòng)作。 當(dāng) BC段發(fā)生故障時(shí)，保護(hù) 2流過由系統(tǒng)電源和分布式電源提供的故障電流，保護(hù) 1有可能誤動(dòng)，保護(hù) 6不流過故障電流，不會(huì)動(dòng)作。 當(dāng)在所有分布式電源的上游或相鄰饋線發(fā)生短路故障時(shí)，如 AF 段，分布式電源和系統(tǒng)電源將同時(shí)向故障點(diǎn)提供短路電流，流過保護(hù) 5的故障電流大于未接分布式電源時(shí)的故障電流，保護(hù) 5動(dòng)作。同時(shí)，保護(hù) 2也會(huì)流過有分布式電源提供的反向故障電流，有可能發(fā)生誤 動(dòng)。 分析傳統(tǒng)保護(hù)對(duì) DG接入容量的限制 從上節(jié)分析可以看出， DG對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)的影響與接入配網(wǎng)的 DG的容量有著密切的關(guān)系。在這里考慮上節(jié)的分析結(jié)果，合理考慮約束條件，分析分布式電源的準(zhǔn)入容量問題。 DG 的準(zhǔn)入容量問題 設(shè)在 C處接入一分布式電源， 見下圖， 第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 24 圖 317 母線 C處接入單 DG配網(wǎng)準(zhǔn)入容量計(jì)算模型 設(shè)： 、 分別為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下和最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)阻抗， 、 為 DG的最小阻抗和最大運(yùn)行阻抗 ,則 m in. ddd ZZZ ?? ，這里取極限值設(shè)為 ? 理論上，考慮到 DG 對(duì)各保護(hù)的影響，對(duì) DG的注 入電流應(yīng)有如下的限制： （ 1）當(dāng)下游線路發(fā)生短路故障，考慮極限一點(diǎn)的情況，設(shè)在線路 DE段首端發(fā)生短路故障時(shí)，保證下游保護(hù)的選擇性，要求有短路電流約束條件： IIII ??? (323) （ 2）當(dāng)上游線路發(fā)生短路故障時(shí)，考慮極限一點(diǎn)的情況，設(shè) AB 段末端發(fā)生三相短路故障，保護(hù) 2流過反向故障電流，要能夠動(dòng)作切除故障，此時(shí)有約束條件： II ? (324) 同理有：（ 3）保護(hù) 1上游發(fā)生故障時(shí)，要有 II ? (325) （ 4）在相鄰饋線發(fā)生故障時(shí)，考慮極限一點(diǎn)的情況，設(shè) FG線路首端發(fā)生三相短路故障，保護(hù) 5不應(yīng)該誤動(dòng)，有約束條件： IIII ??? (326) （ 5）此時(shí)保護(hù) 2也不應(yīng)該因?yàn)?DG 提供的反向短路故障電流而發(fā)生誤動(dòng)，即 II ? (327) II ? (328) 求解第一個(gè)約束條件： 第三章 分布式電源接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 25 33. *XIU setc ? （ CU 為母線 C電壓） (329) 21m in. XXZUEIscsSG ???? (330) SGsetDG III ?? 3. (331) dDGcDG ZIUU *?? (332) )*(*)*)*(*(*3**3 21m i n. i n. a x. XXZ XIEIZXXZ XIEIXIIUS s s e tss e tds s e tss e ts e tDGDGDG ???????????(333) 帶入?yún)?shù)計(jì)算可得： MVASDG ax. ? 對(duì)于第二個(gè)約束條件： in. **)(*3 se tse tdDG IIZXS ?? (334) 帶入?yún)?shù)計(jì)算可得： MVASDG in. ? 求解第三個(gè)約束條件： i n. **)(*3 se tse tdDG IIZXXS ??? (335) MVASDG in. ? 求解第四個(gè)約束條件： 55. *XIU setA ? (336) AsSG Z UEI ?? (337) SGsetDG III ?? 5. (338) )(* 21 XXZIUU dDGADG ???? (339) 可求得 )*(*)))(*(*(*3**3m i n.m i n. a x.m a x.ss e tss e tdss e tss e ts e tDG