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摘要：分布式电源（DG）大量接入配电网，使配电网成为功率双向流动的有源网路，传统电流保护不能满足保护的需求。本文分析DG接入对配电网保护动作的影响，DG接入会引起潮流方向发生变化，对线路保护产生助增作用以及分流作用，引起保护误动或者拒动。
关键词：分布式电源（DG）;配电网保护;助增作用;分流作用
0.引言
随着DG在配电网中的渗透率不断提高，传统的电流保护不能满足保护的需求。DG接入配电网模型如图1所示，当线路故障时，DG接入使配电网成为功率双向流动的有源网路，潮流的双向流动会引起保护误动作;DG对下游线路与相邻线路的保护有助增作用，使其故障电流增大，导致保护误动;DG对上游线路保护有分流作用，使其故障电流减小，导致保护拒动[39-43]。
1. DG接入引起潮流方向变化
传统配电网为单端电源供电的辐射型网络，保护方向与整定值是固定的，DG接入配电网会造成配电网潮流方向变化，可能会引起保护误动作。BC段为双端电源供电，若相邻线路BF重载或者DG上游重载，并且DG出力较大，BC段的潮流方向可能为反方向，即C到B，如图2所示。潮流方向的变化可能会导致传统电流保护误动作。
当DG上游AB段发生故障F1时，保护1动作隔离故障，但DG可以继续给线路供电，因此DG上游BC段仍有短路电流流过，故障并未完全被隔离。故障电流的分布如图3所示。
若短路电流值达到了保护动作整定值，保护2将会误动作;若短路电流值未达到保护动作整定值，保护2不动作，但DG的存在可能使故障处电弧难以熄灭或者重燃，这两种情况都不利于配电网保护正确动作。无DG时，保护2处无短路电流，接入DG时，保护2处仍有短路电流存在。接入DG时，只有保护1动作不能完全切除故障，保护2处的短路电流可能引起保护2误动作，因此需要制定策略使保护2动作，完全隔离故障。
当相邻线路BF发生故障F3时，若DG出力较大，对线路BF产生助增作用， BC段将存在逆向短路电流，若其值达到保护动作整定值，保护2将会误动作。保护2处的电流变化与上述情况相似。根据对故障电流方向的判别制定保护方案防止保护2误动作。
因此，当DG上游或者相邻线路故障时，高渗透率DG的接入将会导致功率方向变化而引起配电网保护误动作，低渗透率DG也会影响保护动作的准确性。
2. DG对线路保护的助增作用
DG接入配电网相当于在配电网中增加了一个出力变化的电源。当发生故障时，DG的助增作用将会影响故障电流的大小，从而影响保护动作的准确性。
DG接入会对下游线路产生助增作用。当下游线路故障时，其助增作用将使故障电流增大，导致保护误动作，并可能导致保护范围扩大，难以与下游的线路保护配合隔离故障。如图1所示，当DG下游DE线路末端发生故障F2时，本应保护4的限时电流速断保护动作隔离故障，但DG对线路DE的助增作用使故障电流增加，引起线路保护4的电流速断保护动作。随着DG出力逐渐增大，助增电流会使保护3范围扩大，电流速断保护误动作，与下游保护4失去配合，失去选择性。
故障附加电路如图4所示。假设加入DG前后ZSB、ZBC、ZCD、ZF2、ZR、UF2保持不变，ZSB为母线B处系统等值阻抗，ZBC、ZCD分别为线路BC、CD段的等值阻抗，ZF2为线路DE段上D点到故障点F2处的等值阻抗，ZR为故障点下游系统等值阻抗，UF2为故障前F2点处的电压。ZG为DG的等值阻抗。
未加入DG时，QF3处的故障电流为：
（1）
加入DG后，QF3处的故障电流为：
（2）
根据上述两式可判断，加入DG后QF3处的故障电流增大，可能会引起保护误动作。
3. DG对线路保护的分流作用
DG下游故障时，DG对上游线路保护有分流作用，使故障电流值减小，可能导致保护拒绝动作。如图1所示，当CD段发生故障F4时，DG接入会影响电流速断保護与过流保护正确动作，失去后备保护作用。
故障附加电路如图5所示。假设加入DG前后ZSB、ZBC、ZF4、UF4保持不变，ZF4为线路CD段上C点到故障F4处的等值阻抗，UF4为故障前F4处电压。
未加入DG时，QF2处的故障电流为：
（3）
加入DG后，QF2处的故障电流为：
（4）
则QF2处保护装置故障电流比值为：
（5）
根据上式可以判断，加入DG后QF2处的故障电流比无DG时的故障电流小，这可能会导致保护拒动作。DG的接入位置影响线路保护动作，并且DG的出力越大，分流作用越大，保护拒绝动作的可能性越大。
总结
本文理论分析了配电网不同位置发生故障时，DG接入对保护动作的影响。DG接入会引起潮流方向发生变化，对线路保护产生助增作用以及分流作用，引起保护误动或者拒动。
参考文献
[1] Maki K， Repo S， Jarventausta P. Effect of wind power based distributed generation on protection of distribution network[C]. Eighth IEEE International Conference on Developments in Power System. 5-8 April 2004： 327-330.
[2] Coster EJ， Myrzik JMA， Kruimer B， et al. Integration Issues of Distributed Generation in Distribution Grids[J]. Proceedings of the IEEE. 2011， 99（1）： 28-39.
[3] 张学昶.分布式电源接入对智能配电网规划影响分析[J].电气技术.2013（11）：49-51.
[4] 宫林国，王法.分布式电源对配电网继电保护的影响分析及对策[J].电力与能源.2013（5）：519-521.
[5] Mcdermott TE， Dugan RC. Distributed generation impact on reliability and power quality indices[C]. Rural Electric Power Conference. Papers Presented at the 46th Annual Conference. 5-7 May 2002： 1-7.
关键词：分布式电源（DG）;配电网保护;助增作用;分流作用
0.引言
随着DG在配电网中的渗透率不断提高，传统的电流保护不能满足保护的需求。DG接入配电网模型如图1所示，当线路故障时，DG接入使配电网成为功率双向流动的有源网路，潮流的双向流动会引起保护误动作;DG对下游线路与相邻线路的保护有助增作用，使其故障电流增大，导致保护误动;DG对上游线路保护有分流作用，使其故障电流减小，导致保护拒动[39-43]。
1. DG接入引起潮流方向变化
传统配电网为单端电源供电的辐射型网络，保护方向与整定值是固定的，DG接入配电网会造成配电网潮流方向变化，可能会引起保护误动作。BC段为双端电源供电，若相邻线路BF重载或者DG上游重载，并且DG出力较大，BC段的潮流方向可能为反方向，即C到B，如图2所示。潮流方向的变化可能会导致传统电流保护误动作。
当DG上游AB段发生故障F1时，保护1动作隔离故障，但DG可以继续给线路供电，因此DG上游BC段仍有短路电流流过，故障并未完全被隔离。故障电流的分布如图3所示。
若短路电流值达到了保护动作整定值，保护2将会误动作;若短路电流值未达到保护动作整定值，保护2不动作，但DG的存在可能使故障处电弧难以熄灭或者重燃，这两种情况都不利于配电网保护正确动作。无DG时，保护2处无短路电流，接入DG时，保护2处仍有短路电流存在。接入DG时，只有保护1动作不能完全切除故障，保护2处的短路电流可能引起保护2误动作，因此需要制定策略使保护2动作，完全隔离故障。
当相邻线路BF发生故障F3时，若DG出力较大，对线路BF产生助增作用， BC段将存在逆向短路电流，若其值达到保护动作整定值，保护2将会误动作。保护2处的电流变化与上述情况相似。根据对故障电流方向的判别制定保护方案防止保护2误动作。
因此，当DG上游或者相邻线路故障时，高渗透率DG的接入将会导致功率方向变化而引起配电网保护误动作，低渗透率DG也会影响保护动作的准确性。
2. DG对线路保护的助增作用
DG接入配电网相当于在配电网中增加了一个出力变化的电源。当发生故障时，DG的助增作用将会影响故障电流的大小，从而影响保护动作的准确性。
DG接入会对下游线路产生助增作用。当下游线路故障时，其助增作用将使故障电流增大，导致保护误动作，并可能导致保护范围扩大，难以与下游的线路保护配合隔离故障。如图1所示，当DG下游DE线路末端发生故障F2时，本应保护4的限时电流速断保护动作隔离故障，但DG对线路DE的助增作用使故障电流增加，引起线路保护4的电流速断保护动作。随着DG出力逐渐增大，助增电流会使保护3范围扩大，电流速断保护误动作，与下游保护4失去配合，失去选择性。
故障附加电路如图4所示。假设加入DG前后ZSB、ZBC、ZCD、ZF2、ZR、UF2保持不变，ZSB为母线B处系统等值阻抗，ZBC、ZCD分别为线路BC、CD段的等值阻抗，ZF2为线路DE段上D点到故障点F2处的等值阻抗，ZR为故障点下游系统等值阻抗，UF2为故障前F2点处的电压。ZG为DG的等值阻抗。
未加入DG时，QF3处的故障电流为：
（1）
加入DG后，QF3处的故障电流为：
（2）
根据上述两式可判断，加入DG后QF3处的故障电流增大，可能会引起保护误动作。
3. DG对线路保护的分流作用
DG下游故障时，DG对上游线路保护有分流作用，使故障电流值减小，可能导致保护拒绝动作。如图1所示，当CD段发生故障F4时，DG接入会影响电流速断保護与过流保护正确动作，失去后备保护作用。
故障附加电路如图5所示。假设加入DG前后ZSB、ZBC、ZF4、UF4保持不变，ZF4为线路CD段上C点到故障F4处的等值阻抗，UF4为故障前F4处电压。
未加入DG时，QF2处的故障电流为：
（3）
加入DG后，QF2处的故障电流为：
（4）
则QF2处保护装置故障电流比值为：
（5）
根据上式可以判断，加入DG后QF2处的故障电流比无DG时的故障电流小，这可能会导致保护拒动作。DG的接入位置影响线路保护动作，并且DG的出力越大，分流作用越大，保护拒绝动作的可能性越大。
总结
本文理论分析了配电网不同位置发生故障时，DG接入对保护动作的影响。DG接入会引起潮流方向发生变化，对线路保护产生助增作用以及分流作用，引起保护误动或者拒动。
参考文献
[1] Maki K， Repo S， Jarventausta P. Effect of wind power based distributed generation on protection of distribution network[C]. Eighth IEEE International Conference on Developments in Power System. 5-8 April 2004： 327-330.
[2] Coster EJ， Myrzik JMA， Kruimer B， et al. Integration Issues of Distributed Generation in Distribution Grids[J]. Proceedings of the IEEE. 2011， 99（1）： 28-39.
[3] 张学昶.分布式电源接入对智能配电网规划影响分析[J].电气技术.2013（11）：49-51.
[4] 宫林国，王法.分布式电源对配电网继电保护的影响分析及对策[J].电力与能源.2013（5）：519-521.
[5] Mcdermott TE， Dugan RC. Distributed generation impact on reliability and power quality indices[C]. Rural Electric Power Conference. Papers Presented at the 46th Annual Conference. 5-7 May 2002： 1-7.