含分布式电源的配电网继电保护问题综述

含分布式电源的配电网继电保护问题综述

摘要：本文较为全面的综述了国内外关于含分布式电源的配电网继电保护问题的研究现况，分析了分布式电源对配电网继电保护的影响，总结了该项研究的两种保护方案，以及对电流保护，距离保护，自适应保护的三种方向的研究。提出了有待深入研究的问题。

关键词：分布式电源 配电网继电保护 改进的电流保护 距离保护 自适应保护

1.引言

作为“智能电网”核心技术之一，分布式发电得到了广泛的关注和研究。多个DG的并网运行将会使配电系统短路电流的大小、流向和分布发生较大的变化，将会导致传统的阶段式电流保护无法正常工作。

2.分布式电源对配电网继电保护的影响

分布式电源接入配电系统后，使传统的单电源辐射网络变成了一个多源网络。正常运行时，网络中的潮流分布及系统故障时短路电流的大小、流向和分布，均会发生变化。传统配电网中保护设备之间建立起来的配合关系也会被打破，保护的动作行为和动作性能都会受到较大的影响。

3.DG条件下的新型电流保护

文献[1]提出了一种新型电流保护方案，该方案利用电流综合幅值的比较将故障范围缩小到一个故障搜索区域之间，然后利用该区域电流见得相位关系对故障线路进行定位。

文献[2]提出一种基于多智能体（Agent）的新型分布式电流保护策略。该策略以简单的工频电流比较为基础，运用智能体的分布式处理优势，实现对故障的在线搜索和定位。

文献[3] 提出的解决方案是将速断保护、定时限电流保护和反时限电流保护配合使用，三种保护相互协调能够大大减少故障切除时间。当接入配电网中的DG容量增加时，对故障电流的助增作用会越来越大，仍会对上述的三种电流保护配合产生很大的影响，严重时可造成该方案失败。

以上方案都是在配网原有的保护基础上改造而来的不需要研究全新的保护原理，也不需要对配网结构重新进行规划和建设，但存在着一定的局限性，如电流保护的整定配合十分困难，甚至是根本无法协调；并且只能有针对性地解决某些问题，无法在DG高渗透率的配电系统内广泛使用。

4.DG条件下的距离保护

众所周知，距离保护相对于电流保护性能更加完善，可以满足更高电压等级的复杂网络快速、有选择性地切除故障元件的要求。此外，距离保护受系统运行方式影响较小，且其I、II段的测量元件都具有明确的方向性，因此可以考虑将距离保护原理应用到含分布式电源的电压等级比较低的配电网中。但是也要考虑到距离保护会受到分布式电源提供的故障电流的影响，同时短路点过渡电阻也会对距离保护产生较大影响。

5.DG条件下的自适应保护

由Brahma提出了一种基于GPS的自适应保护方案。

该方案将系统分为几个区域(Z1—Z6)，以断路器相互连接。主保护安装在主电源一侧，借助计算机来存储和分析数据，且能和断路器及DG的保护装置进行通信。主保护负责在线识别故障、判断故障类型和区段、向相应的断路器发出跳闸信号用以隔离故障区段并将故障区域内的所有DG跳开，网络中的其他区域继续正常运行。举例说明，当Z1内部发生故障时，主保护将向断路器B1-2发出跳闸信号，同时将Z1内部的所有分布式电源跳开：当Z5内部发生故障时，B2-5，B3-5，B4-5和B5-6都将收到跳闸信号，然后跳开Z5区域内的所有DG。

该方案能够有效地将故障从配电网中隔离开来，但是此后要跳开故障区域内的所有分布式电源，这样就发挥不出分布式电源的独特优势。更重要的是，该方案将故障线路变成故障区域，通过人为地扩大故障范围来隔离故障，从而不能满足继电保护的选择性和供电的经济性。

6.含DG的配电网保护未来发展的方向

微网内的保护需要适用于并网运行和运行两种情况，传统基于本地电气量信息的保护很难实现这一功能。有的学者提出结合微网接入系统的具体情况，研究运用通信手段实现纵联保护或基于多点信息的集成式保护的原理和方法。采用纵联保护作为包含微网的配电系统的主保护，以距离保护、电流保护等作为后备保护，这将是未来研究的方向。当前，智能电子装置(IED)、分布式人工智能(DAI)技术、多agent系统(MAS)以及通信技术发展迅速，在此基础上研究、探讨纵联保护、网络化保护等方案，有望找到理想的保护、控制新原理和方案。多agent系统的组织结构上时分层的，在控制上是分布的。传统保护方案仅依靠采集保护安装处的电气量而无法了解系统其他的运行状态信息，这样保护装置之间的定值整定及配合都相当繁琐；而保护agent不仅能反应保护安装处的信息，而且通过和其他保护子系统的通信和交互，可以共享整个系统故障信息和数据，各保护agent在分析这些信息和数据的基础上协调动作，使得保护子系统对于故障

位置的判断和故障距离的检测更为准确。

7.结论

本文首先分析了分布式电源对配电网继电保护的影响，然后针对这个问题综述了目前国内外的研究现状，提出了未来的研究方向。

参考文献：

[1]林霞，陆于平，王联合. 分布式发电条件下的新型电流保护方案. 电力系统自动化, 2008, 32(20): 50-56.

[2]Adly Girgis，Sukumar Brahma．Effect of Distributed Generation on Protective Device Coordination in Distribution System．Proceedings of 200 1 IEEE PES Summer meeting，July200 1．

[3]EPRI Project Managers F．Goodman，L．Ard．Distribution system design for strategic use of distributed generation．December 2005．