适用于含DG配电网的充分式方向保护研究

• 作 者: 李然
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 配电网 分布式发电 充分式方向保护 故障处理

随着化石能源危机以及环境问题日益严重，分布式发电(DG)技术越来越受到人们的重视。分布式发电以其灵活、经济、可靠等优点，使其接入配电网成为不可避免的趋势和发展方向。但分布式发电的应用改变了传统配电网的拓扑结构，从单电源的辐射结构改变为多电源的复杂网络，改变了系统故障电流的大小，潮流的流向，某些线路甚至出现了潮流双向流动的现象。　　根据IEEE1547规定，配电网发生故障后必须立即切除DG，恢复配电网络原有的辐射状结构并以三段式电流保护动作切除故障。这即损害了DG发电商和DG用户的利益，又在一定程度上限制了新能源发电产业的发展，这也从另一方面凸显出当下研究含DG配电网保护方案的必要性。　　本文从DG对配电网保护影响着手，分析了含DG配电网方向保护的研究现状，并指出其不足及待改进的地方。在此基础上，从保护策略层面出发，提出一种“充分式”保护策略，其基本思想是基于配电网现有的条件，充分利用不完整的网络信息，挖掘适用于含DG配电网的充分式故障定位和隔离方案，不要求该策略能够解决配电网所有的问题，但是必须能够解决大部分甚至绝大部分的问题。相比于传统的保护策略，该保护策略更适用于目前的配电网环境。　　依据“充分式”保护思想，从配电网络整体出发，深入研究含DG配电网的故障电流特点。针对配电网中的不对称故障采用基于负序电流幅值、相位的故障方向判据，针对配电网中的对称故障采用基于正序故障电流幅值、相位的故障方向判据，并提出相应的故障区域判定方案。然后，在已确定的故障区域内，以负荷电流相位为基准，通过对比线路两端故障后的电流相位来准确定位故障区间。通过该方案不仅能够实现对故障区间的准确定位，还在一定程度上减少了配电网的通信量。最后，总结出基于“充分式”方向保护的配电网保护方案，并详细分析了其结构和流程。　　在Matlab/Simulink平台上建立含DG配电网模型，对其进行动态仿真。结合理论分析和仿真，结论表明该方案在配电网的不同故障类型下均有较强的适应性，能够迅速、准确地切除配电网故障。