分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

1、.PAGE 1. - - . 可修編-目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc21078 1分布式電源的概念及背景 PAGEREF _Toc21078 2 HYPERLINK l _Toc25322 1.1 分布式電源的概念 PAGEREF _Toc25322 2 HYPERLINK l _Toc24231 1.2 分布式電源的背景 PAGEREF _Toc24231 2 HYPERLINK l _Toc29877 2 分布式電源的特點(diǎn)及分類 PAGEREF _Toc29877 3 HYPERLINK l _Toc8617 2.1 分布式電源的特點(diǎn) PAGEREF _

2、Toc8617 3 HYPERLINK l _Toc27812 2.2 分布式電源的分類 PAGEREF _Toc27812 3 HYPERLINK l _Toc30880 2.3 幾種主要的分布式電源類型 PAGEREF _Toc30880 4 HYPERLINK l _Toc9874 3配電網(wǎng)的繼電保護(hù) PAGEREF _Toc9874 4 HYPERLINK l _Toc7420 3.1無時限電流速斷保護(hù) PAGEREF _Toc7420 5 HYPERLINK l _Toc5929 3.2限時電流速斷保護(hù) PAGEREF _Toc5929 6 HYPERLINK l _Toc13778

3、 3.3過電流保護(hù) PAGEREF _Toc13778 6 HYPERLINK l _Toc505 4 含DG的配電網(wǎng)短路電流算法研究 PAGEREF _Toc505 7 HYPERLINK l _Toc30229 4.1配電網(wǎng)系統(tǒng)的建立 PAGEREF _Toc30229 7 HYPERLINK l _Toc23867 4.2含DG的配電網(wǎng)短路電流算法 PAGEREF _Toc23867 9 HYPERLINK l _Toc13768 5 分布式電源對配網(wǎng)繼電保護(hù)影響的仿真分析 PAGEREF _Toc13768 11 HYPERLINK l _Toc14551 5.1仿真模型參數(shù) PAGE

4、REF _Toc14551 11 HYPERLINK l _Toc9590 5.2基于sumlink的含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)仿真分析 PAGEREF _Toc9590 12 HYPERLINK l _Toc27234 5.3分布式電源對繼電保護(hù)影響的仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc27234 14 HYPERLINK l _Toc30388 5.3.1分布式電源對繼電保護(hù)短路電流影響的仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc30388 14 HYPERLINK l _Toc3624 5.3.2分布式電源對繼電保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)影響的仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc3624 1

5、9 HYPERLINK l _Toc27009 5.3.3分布式電源對繼電保護(hù)限時電流速斷保護(hù)影響的仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc27009 22HYPERLINK l _Toc11655 5.3.4分布式電源對繼電保護(hù)定時限過電流保護(hù)影響的仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc11655 25 HYPERLINK l _Toc28084 6風(fēng)力發(fā)電在配電網(wǎng)中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc28084 29 HYPERLINK l _Toc7459 6.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)等值電路圖 PAGEREF _Toc7459 29 HYPERLINK l _Toc16608 6.2風(fēng)力發(fā)機(jī)戴維南等效電

6、路 PAGEREF _Toc16608 30 HYPERLINK l _Toc31165 6.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)的簡單計(jì)算 PAGEREF _Toc31165 31 HYPERLINK l _Toc29781 6.4風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的仿真 PAGEREF _Toc29781 32 HYPERLINK l _Toc8369 6.4.1風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)瞬時速段保護(hù)影響的仿真 PAGEREF _Toc8369 32 HYPERLINK l _Toc25636 6.4.2風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)限時速斷保護(hù)影響的仿真 PAGEREF _Toc25636 36 HYPERLINK l _Toc

7、10594 6.4.3風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)定時限過電流保護(hù)影響的仿真 PAGEREF _Toc10594 39 HYPERLINK l _Toc12118 7結(jié)論 PAGEREF _Toc12118 42 HYPERLINK l _Toc20260 參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc20260 42 HYPERLINK l _Toc684 附錄1： PAGEREF _Toc684 44 HYPERLINK l _Toc30567 附錄2： PAGEREF _Toc30567 44 HYPERLINK l _Toc21166 附錄3： PAGEREF _Toc21166 45 HYPERLIN

8、K l _Toc7718 辭 PAGEREF _Toc7718 47.1 . 可修編-分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的研究摘要：本文歸納了分布式電源DG方面的研究容，概括了分布式電源的概念、分類，概述了配電網(wǎng)的繼電保護(hù)分類及方法。建立了含DG配網(wǎng)模型、不含DG配網(wǎng)模型以及等值電網(wǎng)模型，基于這些模型推導(dǎo)出三相短路電流值表達(dá)式，比較兩種模型下短路電流值大小?；趍atlab/sumlink軟件仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性。分析了多個大容量的DG以微網(wǎng)的方式接入配網(wǎng)時對整個系統(tǒng)穩(wěn)定性造成的影響，得出影響的結(jié)論。關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；短路電流The research of the affectio

9、n that the distributed power to distribution network relay protection WuShengle Tutor：LiChunlanAbstract:This paper summarizes the distributed power (DG) in the research content, summarizes the concept, classification of distributed power supply, summarizes the distribution network of relay protectio

10、ns classification and methods.DG distribution network model ,not conclude DG distribution network model and the equivalent network model are established, three-phase short-circuit current value e*pression is deduced based on the model, paring two models under the size of the short circuit current va

11、lue. Verified the validity of the theoretical analysis that based on matlab/sumlink software simulation . Analyzes the effect that multiple large capacity DG access to distribution network by micro network to the stability of whole system.The impact of the conclusions.Key words: Distributed power；Po

12、wer distribution network；Short circuitcurrent.1隨著電力需求迅速增長，以大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的大型電網(wǎng)的弊端日益顯著。具體表現(xiàn)為: 1)大型互聯(lián)電網(wǎng)的故障容易擴(kuò)散，從而導(dǎo)致大面積停電。大電網(wǎng)中*處故障所產(chǎn)生的擾動可能會對整個電網(wǎng)造成較大影響，嚴(yán)重時可能引起大面積停電,甚至是全網(wǎng)崩潰，造成災(zāi)難性后果。2)大電網(wǎng)的本錢高，運(yùn)行難度大，難以適應(yīng)用戶對平安性和可靠性越來越高的要求，以及多樣化的供電需求1。3)大型電網(wǎng)對環(huán)境保護(hù)和土地需求的壓力不斷地增大。分布式電源(Distributed Generation System)可以滿足電力系統(tǒng)和用

13、戶的特殊要求，與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源系統(tǒng)，具有靈活的變負(fù)荷調(diào)峰性能，可為遙遠(yuǎn)用戶或商業(yè)區(qū)提供較高的供電可靠性，節(jié)省輸變電投資，適合可再生能源利用。1分布式電源的概念及背景1.1 分布式電源的概念 分布式發(fā)電(Distributed Generation，簡稱DG) 1主要指區(qū)別于集中發(fā)電、大容量裝機(jī)、遠(yuǎn)距離傳輸、大規(guī)模互聯(lián)的傳統(tǒng)發(fā)電形式，利用分布在負(fù)荷附近的可方便獲取的可再生能源和一次化石能源進(jìn)展發(fā)電的新型發(fā)電形式。其功率通常為幾千瓦到幾十兆瓦，具有經(jīng)濟(jì)、高效、靈活、可靠、清潔環(huán)保等特點(diǎn)2，有節(jié)約能源、減少線損、緩建輸配電設(shè)備、提高供電可靠性、削峰填谷等多個功能。1.2 分布式電源的背景近年來，

14、分布式電源受到世界各國的高度重視，將在節(jié)能減排，能源可持續(xù)開展方面發(fā)揮很重要的作用。在歐美和日木等一些興旺國家中，由于研究起步比較早，分布式發(fā)電己進(jìn)入實(shí)踐化階段。他們已經(jīng)研制出多種高效、節(jié)能的分布式發(fā)電裝置，例如，水力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、小型熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備、光伏電池陣列等3。分布式發(fā)電技術(shù)的開展促進(jìn)裝機(jī)容量的大幅上升，截至2021年，美國的分布式能源總裝機(jī)容量約為9200萬千瓦，占全國總裝機(jī)容量的14%，日木約為3600萬千瓦，占總裝機(jī)容量的13.4%，德國約為2084萬千瓦，占總裝機(jī)容量的19.8%，其中80%以上為住宅用小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。目前，在對于分布式發(fā)電的實(shí)用化研究領(lǐng)域，一方面，

15、我們要進(jìn)一步設(shè)計(jì)低本錢、高效率、利用可再生能源發(fā)電的分布式電源;另一方面，我們要研究針對分布式電源接入配電網(wǎng)之后，可能對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的各種影響，通過設(shè)計(jì)有效保護(hù)策略，使電源與接入的電網(wǎng)相兼容。2 分布式電源的特點(diǎn)及分類2.1 分布式電源的特點(diǎn)分布式電源可以直接獨(dú)立于公共電網(wǎng)為局部用戶提供電能，也可以直接接入配電網(wǎng)絡(luò)，與公共電網(wǎng)一起為用戶提供電能。與遠(yuǎn)負(fù)荷中心依靠遠(yuǎn)距離輸配的傳統(tǒng)電源相比，DG具有如下特點(diǎn)4： 1)節(jié)能環(huán)保，污染小。由于DG大量采用可再生能源和清潔能源如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和生物能源發(fā)電等，因而相對火力發(fā)電更加環(huán)保。2)提高電網(wǎng)的可靠性。由于DG裝置與大電網(wǎng)的接入和斷開具有相對自

16、主性，當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障時，可通過啟動斷開裝置使DG與電網(wǎng)斷開，由DG獨(dú)立為用戶供電。3)具有投資少，安裝和運(yùn)營具有更高的靈活性。由于容量及體積均較小，因此易于找到適宜的安裝地點(diǎn)，可以方便地為遙遠(yuǎn)地區(qū)供電。同時，分布式電源多采用性能先進(jìn)的中小型、微型機(jī)組，操作簡單，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活。2.2 分布式電源的分類分布式發(fā)電主要可分為以下幾類: 1生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)。 (2)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。其中主要包括:磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池等。 (3)以天然氣為常用燃料的燃?xì)廨啓C(jī)、燃機(jī)和微燃機(jī)等為根本核心的發(fā)電系統(tǒng)。 (4)太陽能光伏電池發(fā)電系統(tǒng)。 (5)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。2

17、.3 幾種主要的分布式電源類型目前,根據(jù)所研究的方向不同,DG的分類也不一樣,根據(jù)DG所采用的發(fā)電技術(shù)可分為風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)、生物質(zhì)能發(fā)電、小水電和海洋能發(fā)電等,根據(jù)所采用的一次能源類型,分為不可再生能源和可再生能源;根據(jù)所采用的電力系統(tǒng)接口技術(shù),分為直接連接和通過逆變器連接兩種方式5,詳見表2-1,下面對幾種主要的分布式發(fā)電技術(shù)做一個簡單的分析。表2-1 常見分布式發(fā)電特點(diǎn)技術(shù)類型一次能源與系統(tǒng)接口單位裝機(jī)本錢標(biāo)桿上網(wǎng)單價風(fēng)力發(fā)電太陽能發(fā)電燃料電池微型燃?xì)廨啓C(jī)可再生能源可再生能源可再生能源化石燃料可再生能源化石燃料直接相連逆變器逆變器直接相連8895元/kW2000

18、0元/kW0.5-0.6元/kwh1-1.15元/kwh3配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運(yùn)行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護(hù)區(qū)故障還是區(qū)外故障的功能。保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為根底來構(gòu)成。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：(1) 電流增大。(2) 電壓降低。(3) 電流與電壓之間的相位角改變。(4) 測量阻抗發(fā)生變化。按保護(hù)動作原理分類，有過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動保護(hù)等6。目前,我國的中低壓配網(wǎng)大多采用單側(cè)電源福射狀供電方式。饋線保護(hù)安裝于電源側(cè)出線母線斷路器處或分支箱斷路器處,配置

19、傳統(tǒng)的三段式電流保護(hù):即瞬時電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)。3.1無時限電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)是瞬時動作切除故障的電流保護(hù)，稱為無時限電流速斷保護(hù)，按照躲開線路末端故障產(chǎn)生的最大三相短路電流整定。保護(hù)裝置的靈敏度系數(shù)按最小運(yùn)行方式下線路始端兩相短路電流校驗(yàn)7。電流速斷保護(hù)只能保護(hù)本條線路的一局部，而不能保護(hù)全線路，規(guī)定在最大運(yùn)行方式下三相短路時，保護(hù)圍最大，為lma*，在最小運(yùn)行方式下兩相短路時，保護(hù)圍最小，為lmin。在最小運(yùn)行方式下，速斷保護(hù)圍的相對值應(yīng)該大于(15%-20% )，才符合要求。 3-1 3-2 3-3式中；I2k3.ma*-最大運(yùn)行方式下線路末端三相短路

20、穩(wěn)態(tài)電流;Iopk-保護(hù)裝置一次動作電流;Es-系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓;*S. Ma*-系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的最小等值阻抗。無時限電流速斷保護(hù)沒有人為延時，在速斷保護(hù)裝置中加裝一個保護(hù)出口中間繼電器，一方面擴(kuò)大接點(diǎn)的容量和數(shù)量，另一方面躲過管型避雷器的放電時間，防止誤動作，t=0。該保護(hù)簡單可靠，動作迅速，但不能保護(hù)線路的全長;在運(yùn)行方式變化較大時，可能無保護(hù)圍。3.2限時電流速斷保護(hù) 定時限電流速斷保護(hù)，保護(hù)裝置的動作電流應(yīng)躲過相鄰元件末端短路時的最大三相短路電流或與相鄰元件的電流速斷保護(hù)的動作電流相配合，按兩個條件中最大者整定。 3-4 3-5式中；Nta-電流互感器變比Ksen-靈敏系數(shù)I2k2.m

21、in-最小運(yùn)行方式下，線路末端兩相短路穩(wěn)態(tài)電流;I3k3.ma*-最大運(yùn)行方式下相鄰元件末端三相短路穩(wěn)態(tài)電流。限時速斷的動作時限t2，應(yīng)選擇的比下一級線路速段保護(hù)的動作時限t1高出一個時間階梯t，即 t2=t1+t 3-6該保護(hù)構(gòu)造簡單，動作可靠，能保護(hù)線路的全長，但不能作為相鄰元件(下一條線路)的后備保護(hù)，受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化較大。3.3過電流保護(hù) 過電流保護(hù)，要求能保護(hù)本條線路和下條線路的全長，作為本條線路主保護(hù)拒動的近后備保護(hù)，保護(hù)圍包括下條線路或設(shè)備的末端，保護(hù)整定的動作電流應(yīng)躲過線路的過負(fù)荷電流: 3-6保護(hù)裝置的靈敏度系數(shù)按最小運(yùn)行方式下線路末端兩相短路電流校驗(yàn): 3-7保護(hù)裝置的動

22、作時限，應(yīng)較相鄰元件的過電流保護(hù)大一時限階段，一般為0.5-0.7S。過電流保護(hù)構(gòu)造簡單，工作可靠，對單側(cè)電源的放射型電網(wǎng)能保證有選擇性的動作。不僅能作本線路的近后備保護(hù)(有時作為主保護(hù))，而且能作為下一條線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。在放射型電網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用，一般在35千伏及以下網(wǎng)絡(luò)中作為主保護(hù)。但是動作時間長，而且越靠近電源端其動作時限越大，對靠近電源端的故障不能快速切除。公式：K3rel-可靠系數(shù)，一般采用1.15-1.25;Kss-自啟動系數(shù)，數(shù)值大于1，應(yīng)由網(wǎng)絡(luò)具體接線和負(fù)荷性質(zhì)確定;Kre-電流繼電器的返回系數(shù)，一般處采用0.85-0.95;Ima*-正常運(yùn)行時的最大負(fù)荷電流;I2k3.mi

23、n-最大運(yùn)行方式下線路末端三相短路穩(wěn)態(tài)電流;4 DG對電流保護(hù)的影響4.1配電網(wǎng)系統(tǒng)的建立 木文研究模型為雙饋線不含DG配網(wǎng)模型、含DG配網(wǎng)模型，建立了接線電網(wǎng)模型和等值電網(wǎng)模型8。(見圖4-1一圖4-4 )圖4-1不含DG的配電網(wǎng)模型圖4-2含DG的配電網(wǎng)模型圖4-3不含DG的配電網(wǎng)等值模型圖4-4含DG的配電網(wǎng)等值模型4.2 對過電流保護(hù)的影響分析配電網(wǎng)接入DG后，傳統(tǒng)的單電源輻射狀構(gòu)造發(fā)塵改變，系統(tǒng)的潮流將重新分布，發(fā)生短路故障時，故障點(diǎn)的短路電流方向和大小也有可能發(fā)生變化。自何就短路點(diǎn)位置一樣，但所處模型不同時流過一樣保護(hù)裝置處短路電流大小進(jìn)展定性的分析。設(shè)系統(tǒng)電源電壓為Es，等效阻抗

24、為*s，分布式電源電壓為Ed，等效阻抗為*d，斷路器CB1-CB4所在段線路的阻抗分別為*1-*4，以上參數(shù)均為標(biāo)么值，便于計(jì)算比較，Es,Ed近似取1。當(dāng)短路點(diǎn)分別發(fā)生在母線f1,f2,f3,f4時，現(xiàn)就不接入DG和接入DG情況分別對電流速斷保護(hù)進(jìn)展分析。(ICB(1表示不含DG配電網(wǎng)模型(圖4-1)下的短路電流值，ICB2表示含DG配電網(wǎng)模型(圖4-2 )下的短路電流值)。(1)f1點(diǎn)短路風(fēng)電場上游發(fā)生故障流過保護(hù)AB處的故障電流左IAB(1)=IAB(2)，故對CB1的保護(hù)配置無影響。流過保護(hù)BC處的電流在不含DG情況下為0，而參加DG后，DG會提供一定的反向的短路電流，該短路電流值足夠

25、大時會導(dǎo)致保護(hù)CB2動作。 4-1 4-2 4-32f2點(diǎn)短路風(fēng)電場中游發(fā)生故障 在圖3-1和圖3-2兩種模型下，流過保護(hù)CB1和保護(hù)CB2的短路電流大小均相等，對原有保護(hù)無影響，保護(hù)能正確動作切除故障。 4-4 4-5(3)f3點(diǎn)短路(風(fēng)電場下游發(fā)生故障)母線上f3點(diǎn)發(fā)生短路故障時，由于該故障點(diǎn)在DG下游側(cè)，所以系統(tǒng)電源和DG將共同向故障點(diǎn)提供短路電流，使故障點(diǎn)短路電流增加，對DG上游保護(hù)CB1和CB2也會產(chǎn)生影響。 4-6 4-7 4-8 4-9顯然IAB1=ICB(1)ICB1(2)=ICB2(2)，ICB3(2)ICB3(1)DG的短路電流注入會使流過其上游側(cè)保護(hù)CB1和CB2的短路電

26、流減小，使保護(hù)裝置的靈敏度降低，可能會導(dǎo)致保護(hù)拒動。而流過下游側(cè)保護(hù)CB3的短路電流會增加，將會導(dǎo)致CB3的瞬時速斷保護(hù)靈敏度增加，有可能會擴(kuò)大瞬時速斷保護(hù)的保護(hù)圍，與限時速斷保護(hù)的配合沖突，引起保護(hù)的誤動。(4)f4點(diǎn)短路風(fēng)電場相鄰線路發(fā)生故障當(dāng)相鄰饋線f4點(diǎn)發(fā)生短路時，DG產(chǎn)生的反向短路電流經(jīng)過保護(hù)CB1和CB2注入故障點(diǎn)，可能導(dǎo)致正常饋線的保護(hù)誤動。雖然保護(hù)CB4正確動作即可切斷故障線路，但由于保護(hù)CB4的短路電流增加，延長了保護(hù)圍，導(dǎo)致非故障線路保護(hù)動作，擴(kuò)大了故障圍。 4-10 4-11 4-12 4-13試中:Y1=*1+*2+*d，Y2=*4 顯然:ICB1(1)=ICB2(1)

27、ICB4(1) 經(jīng)過以上推論分析可以得出分布式電源接入配網(wǎng)對原有保護(hù)的影響主要表達(dá)在以下三個方面。當(dāng)故障發(fā)生在DG下游側(cè)，DG的接入將導(dǎo)致流過DG下游保護(hù)的電流變大，而流過DG上游保護(hù)的電流變小:對DG下游保護(hù)，可能會導(dǎo)致其瞬時電流速斷保護(hù)誤動作，當(dāng)DG輸出功率越大，影響越嚴(yán)重;對DG上游保護(hù)，DG的汲流作用會導(dǎo)致保護(hù)靈敏降低，可能會使保護(hù)拒動，同樣當(dāng)DG輸出功率越大，影響越嚴(yán)重。當(dāng)故障發(fā)生在DG上游側(cè)，由于各個保護(hù)并未配置方向元件，DG上游的各保護(hù)之間可能會失去選擇性而誤動作。當(dāng)故障點(diǎn)位于相鄰饋線時，分布式電源的存在有可能引起所在正常饋線保護(hù)的誤動作。5 分布式電源對配網(wǎng)繼電保護(hù)影響的仿真分

28、析5.1仿真模型參數(shù) 含分布式電源配電網(wǎng)故障模型圖如圖5-1所示，設(shè)定以下參數(shù)： 圖5-1含DG的配電網(wǎng)等值模型(1)系統(tǒng)電源參數(shù)系統(tǒng)基準(zhǔn)容量為100MVA，基準(zhǔn)電壓10.5kV，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下和最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)阻抗值為: ,，等效阻抗*smin-=0.32，等效阻抗*sma*=0.542分布式電源參數(shù)系統(tǒng)基準(zhǔn)容量為變值100MVA，基準(zhǔn)電壓10.5kV，系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下和最小運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電阻與電抗比值7:13線路參數(shù)線路參數(shù):R=0.27/Km，*=0.347/Km線路AB、BC, CD, AE長度均為3km，阻抗等效為1.334仿真軟件為Matlab/Sumlink5.2分布

29、式電源接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的仿真1配電網(wǎng)接入分布式電源后，傳統(tǒng)的單電源輻射狀構(gòu)造發(fā)生改變，系統(tǒng)的潮流將重新分布。發(fā)生短路故障時，故障點(diǎn)的短路電流方向和大小也有可能發(fā)生變化?，F(xiàn)根據(jù)電源配電網(wǎng)故障仿真模型圖5-2、5-3，假定分別在f1，f2，f3，f4處依次發(fā)生三相電流短路，由sumlink仿真得出電流波形如圖5-4、5-5。 圖5-2不含分布式電源配電網(wǎng)故障仿真模型圖 圖5-3含分布式電源配電網(wǎng)故障仿真模型圖 圖5-4不含分布式電源配電網(wǎng)故障仿真波形圖 圖5-5含分布式電源配電網(wǎng)故障仿真波形圖經(jīng)過以上仿真波形圖也可以得出分布式電源接入配網(wǎng)對原有保護(hù)的影響主要表達(dá)在以下三個方面。由圖5-4、

30、5-5可知，當(dāng)故障發(fā)生在DG上游側(cè)時，引起上游產(chǎn)生反向短路電流。由于各個保護(hù)并未配置方向元件，DG上游的各保護(hù)之間可能會失去選擇性而誤動作。由圖5-4、5-5可知，當(dāng)故障發(fā)生在DG下游側(cè)，DG的接入將導(dǎo)致流過DG下游保護(hù)的電流變大，而流過DG上游保護(hù)的電流變小:對DG下游保護(hù)，可能會導(dǎo)致其瞬時電流速斷保護(hù)誤動作，當(dāng)DG輸出功率越大，影響越嚴(yán)重;對DG上游保護(hù)，DG的汲流作用會導(dǎo)致保護(hù)靈敏降低，可能會使保護(hù)拒動，同樣當(dāng)DG輸出功率越大，影響越嚴(yán)重。由圖5-4、5-5可知，當(dāng)故障點(diǎn)位于相鄰饋線時，分布式電源的存在有可能引起所在正常饋線保護(hù)的誤動作。5.3分布式電源對繼電保護(hù)影響的仿真結(jié)果分析5.3

31、.1分布式電源對繼電保護(hù)短路電流影響的仿真結(jié)果分析當(dāng)母線C不加DG時最大運(yùn)行方式下三相短路電流，以及最小運(yùn)行方式下三相短路電流，由matlab仿真，數(shù)據(jù)如表5-1所示。 表5-1 短路電流計(jì)算表 單位:KA短路類型f1點(diǎn)短路電流f2點(diǎn)短路電流f3點(diǎn)短路電流f4點(diǎn)短路電流IBC(3)IBC(2)6.3255.6153.5123.2812.4312.3186.3255.615當(dāng)母線C參加不同容量的DG時，f1點(diǎn)發(fā)生三相短路故障，流過AB,BC,CD,AE的電流，DG為20MVA時sumlink波形如圖5-6，仿真數(shù)據(jù)如表5-2所示 圖5-6含分布式電源f1點(diǎn)故障時流過斷路器的故障電流仿真波形圖表5

32、-2f1點(diǎn)故障時流過斷路器的故障電流值表DG容量MVA)IAB(KA)IBC(KA)ICD(KA)IAE(KA)015204060706.3256.3256.3256.3256.3256.3256.32500.0940.4481.5352.5703.3153.61500000000.1670.1670.1670.1670.1670.1670.167當(dāng)母線C參加不同容量的DG時，f2點(diǎn)發(fā)生三相短路故障，流過AB,BC,CD,AE的電流，DG為20MVA時sumlink如圖5-7，仿真數(shù)據(jù)如表5-3所示 圖5-7含分布式電源f2點(diǎn)故障時流過斷路器的故障電流仿真波形圖表5-3 f2點(diǎn)故障時流過斷路器

33、的故障電流值表DG容量MVA)IAB(KA)IBC(KA)ICD(KA)IAE(KA)015204060703.5123.5123.5123.5123.5123.5123.5123.5123.5123.5123.5123.5123.5123.51200000000.1670.1670.1670.1670.1670.1670.167當(dāng)母線C參加不同容量的DG時，f3點(diǎn)發(fā)生三相短路故障，流過AB,BC,CD,AE的電流，DG為20MVA時sumlink如圖5-8，仿真數(shù)據(jù)如表5-4所示 圖5-8含分布式電源f3點(diǎn)故障時流過斷路器的故障電流仿真波形圖表5-4 f3點(diǎn)故障時流過斷路器的故障電流值表DG

34、容量MVA)IAB(KA)IBC(KA)ICD(KA)IAE(KA)015204060702.4312.4102.3332.0831.8221.6191.5342.4312.4102,3332.0831.8221.6191.5342.4312.4392.4742.5852.7012.7912.8290.1670.1670.1670.1670.1670.1670.167當(dāng)母線C參加不同容量的DG時，f4點(diǎn)發(fā)生三相短路故障，流過AB,BC,CD,AE的電流，DG為20MVA時sumlink如圖5-9，仿真數(shù)據(jù)如表5-5所示 圖5-9含分布式電源f4點(diǎn)故障時流過斷路器的故障電流仿真波形圖表5-5 f

35、4點(diǎn)故障時流過斷路器的故障電流值表DG容量MVA)IAB(KA)IBC(KA)ICD(KA)IAE(KA)0110204060801002004006007000.1320.0180.1500.2470.3670.4380.4850.5180.6010.6520.6720.6770.1320.0180.1500.2470.3670.4380.4850.5180.6010.6520.6720.6770000000000006.3296.3366.3556.3756.3896.4126.4226.4286.4456.4556.4596.4605.3.2分布式電源對繼電保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)影響的仿真

36、結(jié)果分析如圖5-10所示，當(dāng)C點(diǎn)接入不同容量的分布式電源時，根據(jù)表5-1、5-2、5-3、5-4、5-5得出的故障電流，當(dāng)f1點(diǎn)短路時，由于分布式電源作用，會使BC段形成反向電流。因此f1點(diǎn)短路，前后都需要保護(hù)。設(shè)A到D，A為保護(hù)、B為保護(hù)2、C為保護(hù)3。A到E，A為保護(hù)4。C到A時，C為保護(hù)5、B為保護(hù)6。按照電流保護(hù)整定公式3-2進(jìn)展瞬時電流速斷保護(hù)整定(可靠系數(shù)K1rel取1.3 )如表5-6所示。 圖5-10含分布式電源的保護(hù)裝置分布圖 表5-6含有分布式電源瞬時速段保護(hù)整定值表分布式電源容量MVA)保護(hù)1瞬時速段整定值(KA)保護(hù)2瞬時速段整定值(KA)保護(hù)3瞬時速段整定值(KA)保

37、護(hù)4瞬時速段整定值(KA)保護(hù)5瞬時速段整定值(KA)015204060708.2238.2238.2238.2238,2238.2238.2234.5654.5654.5654.5654.5654.5654.5653.1653.1713.2163.3613.5123.6193.6788.2218.2288.2458.2878.3188.3368.34300.1220.5841.9953.3414.3094.699圖5-11含分布式電源保護(hù)1的瞬時速段保護(hù)整定圖5-12含分布式電源保護(hù)2的瞬時速段保護(hù)整定仿真圖圖5-13含分布式電源保護(hù)3的瞬時速段保護(hù)整定仿真圖圖5-14含分布式電源保護(hù)4的時

38、速段保護(hù)整定仿真圖圖5-15含分布式電源保護(hù)5的時速段保護(hù)整定仿真圖5.3.3分布式電源對繼電保護(hù)限時電流速斷保護(hù)影響的仿真結(jié)果分析如圖5-10所示，當(dāng)C點(diǎn)接入不同容量的分布式電源時，根據(jù)表5-2、5-3得出的故障電流，按照電流保護(hù)整定公式進(jìn)展限時電流速斷保護(hù)整定計(jì)算(可靠系數(shù)取K1rel1.3 、可靠性配合系數(shù)K2rel取1.2)，如表3-7所示。表3-7含有分布式電源限時速斷整定值表分布式電源容量MVA)保護(hù)1的瞬時速段整定值(KA)保護(hù)2瞬時速段整定值(KA)保護(hù)3瞬時速段整定值(KA)保護(hù)4瞬時速段整定值(KA)保護(hù)5瞬時速段整定值(KA)015204060705.4785.4785.

39、4785.4785.4785.4785.4783.7993.8063.8594.0334.2144.3554.4142.1942.2182.2492.3502.4562.5382.5725.6995.7535.7655.7955.8175.8215.83400.1450.6632.0043.0243.6423.868圖5-16含分布式電源保護(hù)1的限時速斷保護(hù)整定仿真圖圖5-17含分布式電源保護(hù)2的限時速斷保護(hù)整定仿真圖圖5-18含分布式電源保護(hù)3的限時速斷保護(hù)整定仿真圖圖5-19含分布式電源保護(hù)4的限時速斷保護(hù)整定仿真圖圖5-20含分布式電源保護(hù)5的限時速斷保護(hù)整定仿真圖5.3.4分布式電源對

40、繼電保護(hù)定時限過電流保護(hù)影響的仿真結(jié)果分析如圖5-10所示，當(dāng)C點(diǎn)接入不同容量的分布式電源時，根據(jù)表5-1得出的故障電流，按照電流保護(hù)整定公式進(jìn)展定時限過電流整定(可靠系數(shù)K3rel-取1.2、自啟動系數(shù)Kss取1.1、電流繼電器的返回系數(shù)Kre取0.9)，如表3-7所示。表3-8含有分布式電源定時限過電流整定值表分布式電源容量MVA)保護(hù)1的定時速斷整定值保護(hù)2的定時速斷整定值保護(hù)3的定時速斷整定值保護(hù)4的定時速斷整定值保護(hù)5的定時速斷整定值015204060704.1084.1084.1084.1084.1084.1084.1082.4652.4652.4652.4652.4652.465

41、2.4651.4791.4991.5781.8732.2682.6622.8594.1084.1084.1084.1084.1084.1084.10800.0330.1460.6571.3151.9272.301圖5-14含分布式電源保護(hù)1的定時限過電流整定仿真圖圖5-14含分布式電源保護(hù)2的定時限過電流整定仿真圖圖5-14含分布式電源保護(hù)3的定時限過電流整定仿真圖圖5-14含分布式電源保護(hù)4的定時限過電流整定仿真圖圖5-14含分布式電源保護(hù)4的定時限過電流整定仿真圖一定容量的分布式電源接入配電網(wǎng)絡(luò)，確實(shí)會給配電網(wǎng)的繼電保護(hù)帶來影響.其影響的大小與分布式電源的類型、容量、接入位置相關(guān).隨著分布

42、式電源容量的增加，分布式電源對繼電保護(hù)的助增電流加大，保護(hù)圍有可能伸到下一級線路，使保護(hù)失去選擇性.分布式電源在繼電保護(hù)的上游時，有助增作用，使保護(hù)圍增大;分布式電源在繼電保護(hù)下游時，有分流作用，保護(hù)圍減小.當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)之后，有必要加裝方向元件來保證繼電保護(hù)的正確動作.6風(fēng)力發(fā)電在配電網(wǎng)中的應(yīng)用6.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)等值電路圖發(fā)電機(jī)定子側(cè)電壓電流的正方向按發(fā)電機(jī)慣例，轉(zhuǎn)子側(cè)電壓電流的正方向按電動機(jī)慣例，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反為正，轉(zhuǎn)差率s按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速為正，參照異步電機(jī)的分析方法，可得雙饋發(fā)電機(jī)的等效電路，如圖 3-5 所示根據(jù)等效電路圖，可得雙饋發(fā)電機(jī)的根本方程式： 6-1 6-2

43、6-3 6-4其中，、分別為定子側(cè)的電阻與漏抗、分別為轉(zhuǎn)子折算到定子側(cè)的電阻和漏抗為勵磁電抗、分別為定子側(cè)電壓、感應(yīng)電勢和電流、分別為轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)電勢，轉(zhuǎn)子電流經(jīng)過頻率和繞組折算后折算到定子側(cè)的值轉(zhuǎn)子勵磁電壓經(jīng)過繞組折算后的值，為再經(jīng)過頻率折算后的值圖6-1 雙饋異步電機(jī)等值電路6.2風(fēng)力發(fā)機(jī)戴維南等效電路雙饋式異步電機(jī)的等效電路如圖3-5所示，化簡過程如下：1將電路化簡，假設(shè)的初相角為0度。圖6-2 電路化簡其中； 2將電壓源轉(zhuǎn)化成電流源，合并電路圖6-3 合并電路 其中是U2和I2之間的相位角 3戴維南電路圖6-3 戴維南等效電路6.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)的簡單計(jì)算假設(shè)一個1MW的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，

44、額定電壓UN2=10.5kV，額定視在功率SN=2222kVA，定子電阻r1*=0.01pu，定子漏抗*1*=0.1pu，轉(zhuǎn)子電阻r2*=0.01pu，轉(zhuǎn)子漏抗*2*=0.1pu，勵磁電抗*M*=3.5pu。 等效電抗為 最后得出戴維南等效電路如圖3-9所示。圖6-4 戴維南等效電路6.4風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的仿真1MW的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，額定電壓UN2=10.5kV戴維南等效電路如下列圖，由基爾霍夫定律計(jì)算得出風(fēng)力電源容量、電壓、阻的關(guān)系，如表所示。表6-1風(fēng)力電源容量、電壓、阻的關(guān)系分布式電源容量(MVA)分布式電源電壓(KV)分布式電源阻6.4.1風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)瞬時速

45、段保護(hù)影響的仿真如圖6-5所示，當(dāng)C點(diǎn)接入不同容量的風(fēng)力電源時，根據(jù)表5-1、5-2、5-3、5-4、5-5得出的故障電流，當(dāng)f1點(diǎn)短路時，由于分布式電源作用，會使BC段形成反向電流。因此f1點(diǎn)短路，前后都需要保護(hù)。設(shè)A到D，A為保護(hù)、B為保護(hù)2、C為保護(hù)3。A到E，A為保護(hù)4。C到A時，C為保護(hù)5、B為保護(hù)6。按照電流保護(hù)整定公式3-2進(jìn)展瞬時電流速斷保護(hù)整定(可靠系數(shù)K1rel取1.3 )如表6-2所示。 圖6-5含分布式電源的保護(hù)裝置分布圖 表6-2含有風(fēng)力電源瞬時速段保護(hù)整定值表分布式電源容量MVA)保護(hù)1瞬時速段整定值(KA)保護(hù)2瞬時速段整定值(KA)保護(hù)3瞬時速段整定值(KA)保

46、護(hù)4瞬時速段整定值(KA)保護(hù)5瞬時速段整定值(KA)015208.2238.2238.2238.2234.5654.5654.5654.5653.1654.4034.5294.5568.2218.4008.4068.40709.4110.0810.22圖6-6含風(fēng)力電源保護(hù)1的瞬時速段保護(hù)整定仿真圖圖6-7含風(fēng)力電源保護(hù)2的瞬時速段保護(hù)整定仿真圖圖6-8含風(fēng)力電源保護(hù)3的瞬時速段保護(hù)整定仿真圖圖6-9含風(fēng)力電源保護(hù)4的瞬時速段保護(hù)整定仿真圖圖6-10含風(fēng)力電源保護(hù)5的瞬時速段保護(hù)整定仿真圖6.4.2風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)限時速斷保護(hù)影響的仿真 如圖6-1所示，當(dāng)C點(diǎn)接入不同容量的分布式電源時，

47、根據(jù)表5-2、5-3得出的故障電流，按照電流保護(hù)整定公式進(jìn)展限時電流速斷保護(hù)整定計(jì)算(可靠系數(shù)取K1rel1.3 、可靠性配合系數(shù)K2rel取1.2)，如表6-3所示。表6-3含有風(fēng)力電源限時速斷整定值表分布式電源容量MVA)保護(hù)1的瞬時速段整定值(KA)保護(hù)2瞬時速段整定值(KA)保護(hù)3瞬時速段整定值(KA)保護(hù)4瞬時速段整定值(KA)保護(hù)5瞬時速段整定值(KA)015205.4785.4785.4785.4783.7995.2845.4355.4672.1943.0793.1673.1865.6995.8745.8785.87905,8926.1036.144圖6-11含風(fēng)力電源保護(hù)1的限

48、時速斷保護(hù)整定仿真圖圖6-12含風(fēng)力電源保護(hù)2的限時速斷保護(hù)整定仿真圖圖6-13含風(fēng)力電源保護(hù)3的限時速斷保護(hù)整定仿真圖圖6-14含風(fēng)力電源保護(hù)4的限時速斷保護(hù)整定仿真圖圖6-15含風(fēng)力電源保護(hù)5的限時速斷保護(hù)整定仿真圖6.4.3風(fēng)力電源接入對配電網(wǎng)定時限過電流保護(hù)影響的仿真 如圖6-1所示，當(dāng)C點(diǎn)接入不同容量的分布式電源時，根據(jù)表5-1得出的故障電流，按照電流保護(hù)整定公式進(jìn)展定時限過電流整定(可靠系數(shù)K3rel-取1.2、自啟動系數(shù)Kss取1.1、電流繼電器的返回系數(shù)Kre取0.9)，如表6-4所示。表-4含有風(fēng)力電源定時限過電流整定值表分布式電源容量MVA)保護(hù)1的定時速斷整定值保護(hù)2的定

49、時速斷整定值保護(hù)3的定時速斷整定值保護(hù)4的定時速斷整定值保護(hù)5的定時速斷整定值015204.1084.1084.1084.1082.4652.4652.4652.4651.4791.4991.5781.8734.1084.1084.1084.10800.0330.1460.657圖6-15含風(fēng)力電源保護(hù)1的定時限過電流整定仿真圖圖6-16含風(fēng)力電源保護(hù)2的定時限過電流整定仿真圖圖6-17含風(fēng)力電源保護(hù)3的定時限過電流整定仿真圖圖6-18含風(fēng)力電源保護(hù)4的定時限過電流整定仿真圖圖6-19含風(fēng)力電源保護(hù)5的定時限過電流整定仿真圖7結(jié)論由于DG的接入，使配電網(wǎng)中短路電流的大小流向及分布都發(fā)生了變化，

50、從而影響到原有保護(hù)的配置，會引起保護(hù)誤動或者由于靈敏度降低而拒動。不管重合閘前加速方式或者重合閘后加速方式，為了確保保護(hù)的正確動作，對DG提供的短路電流有限制，以保護(hù)的速斷保護(hù)或定時限過電流保護(hù)整定值為約束條件，兩者只是圍不同，本質(zhì)上沒有區(qū)別。電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和過流保護(hù)都是反響于電流升高而動作的保護(hù)。它們之間的區(qū)別主要是按照不同的原則來選擇啟動電流。速斷保護(hù)是按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定；限時速斷是按照躲開下級各相鄰元件電流速斷保護(hù)的最大動作圍來整定；而過電流保護(hù)則是按照躲開本元件最大負(fù)荷電流來整定。由于電流速斷不能保護(hù)線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護(hù)，因此為保證迅速而有選擇性的切除故障，常常將電流速斷保護(hù)、限時電流速斷保護(hù)和過流保護(hù)組合在一起，構(gòu)成階段式電流保護(hù)。參考文獻(xiàn)：1 土成山，高菲，鵬，等.可再生能源與分布式發(fā)電接入技術(shù)歐盟研究工程述評f.南方電網(wǎng)技術(shù)，2021.2 王建，興源，邱曉燕,等.含有分布式發(fā)電裝置的電力系統(tǒng)研究綜述.電力系統(tǒng)自動化，2005.3 國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)域分布式電源開展現(xiàn)狀分析R.國網(wǎng)能源研究院，2021.4 景亮.分布式電源對配網(wǎng)繼電保護(hù)的影響研究D.華中科技大學(xué)碩