含分布式电源的配电网自适应电流保护研究

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近年来,为缓解能源不足、环境恶化、气候回暖等问题,新能源的开发及其控制技术的研究得到了蓬勃发展,越来越多的分布式电源(Distributed Generation,DG)接入到配电网当中,分布式发电相关技术也得以快速发展。但配电网发生故障后,DG接入所产生的附加电流,会严重影响电流保护装置动作的正确性,且随着DG接入数量、容量的增大,给配电网电流保护装置带来的影响更为显著,使其在正常操作过程中也容易出现拒动和误动的现象。对于含DG的配电网而言,采用传统电流保护方案已无法满足继电保护可靠性、选择性、速动性、灵敏度要求。因此,研究多DG接入配电网的电流保护方案对于提高继电保护“四性”以及促进DG规模化发展具有重要的意义。本文分析并总结了多DG接入配电网带来的影响,采用PSCAD搭建了含多DG的配电网仿真模型,以线路发生三相短路故障为例进行了仿真验证。仿真结果表明,多DG接入配电网会影响保护安装处检测到的故障电流大小,进而影响电流保护装置的正确动作,传统电流保护方案将无法适应DG规模化接入。为解决多DG接入配电网后保护装置拒动、误动、灵敏度低的问题,提出了一种考虑多DG接入配电网的自适应电流主保护方案。通过分析故障序分量的关系,求解在线路不同位置发生两相短路、三相短路故障时各保护安装处的正序电流,提出了改进的自适应Ⅰ段电流保护方案。并基于不超过下级线路Ⅰ段电流保护最大保护范围的思想,提出了改进的自适应Ⅱ段电流保护方案。经仿真验证,所提方案在多DG接入配电网的情况下,能保护本段线路全长,具有较高的灵敏度与可靠性。为实现全线保护,在主保护拒动时应增设一套能保护线路全长的后备保护,从而提出了一种基于阻抗修正的自适应反时限过电流保护方案。为适应多DG接入,所提方案对传统反时限电流保护动作方程进行了改进,将保护划分为区内、区外保护两个部分,并分别采用阻抗修正系数对保护参数进行修正。经仿真验证,所提方案能保护整条线路全长,还能同时满足速动性、选择性要求。
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