有源配电网对继电保护的影响分析及对策.pdf
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1、今 日 自 动 化Automation Today自动化技术与应用Automation technology and Application2 0 2 3.5 今日自动化 792 0 2 3 年第5 期2023 No.51 背景在国家“碳达峰”“碳中和”战略的推动下,越来越多的分布式电源(Distributed Energy Resources,DER)接入配电网,同时大量的储能设备以及电动汽车接入,改变了传统配电网被动、单向的特性,使其具备主动控制和管理的能力1,变成有源配电网(Active Distribution Network,ADN)。有源配电网是配电网络的一种新型形式,具备以下主要
2、特点。(1)高比例的分布式能源资源接入。有源配电网可以接入大量的分布式能源资源,并能有效地管理和调度这些资源。(2)主动管理和控制。相比于传统的被动配电网,有源配电网具备主动管理和控制的能力,可以根据实时电网状态和需求,进行优化调度,提高电网的运行效率和可靠性。(3)交互性和双向流动。在有源配电网中,电能可以双向流动,用户既可以从电网中购电,也可以向电网中注入电能。此外,电网运营商、电力用户以及分布式能源资源等参与者之间,可以进行信息交互和协同运行。(4)智能化和数字化。有源配电网广泛应用信息化和自动化技术,如物联网、人工智能、大数据分析等,实现电网的智能化和数字化,提高电网的运行效率和服务水
3、平。因此,有源配电网是未来电力系统的重要组成部分,能够有效地提高电力系统的灵活性、可靠性和可持续性,同时也为用户提供更加高效、优质的电力服务。文章从有源配电网的构成和特点出发,分析有源配电网对继电保护的影响,提出继电保护的解决方案。2 有源配电网对继电保护的影响在有源配电网中,分布式电源的分散接入对继电保护提出了新的挑战。传统的继电保护系统是基于单向功率流的理念设计的,但是在有源配电网中,由于分布式发电系统(DG)的接入,其潮流和故障电流可能变为双向的,同时受电力电子器件的限制,故障电流变小,甚至只有短暂的电流输出。有源配电网的故障特征影响继电保护系统的性能。图1为有源配电网的模型。NM?图1
4、 有源配电网模型2.1 继电保护的方向性方向性问题:传统的继电保护系统通常假定故障电流总是从变电站向负载流动。然而,由于分布式发电系统的加入,这个假设可能不再成立,电流方向可能发生变化,这可能会导致方向性保护设备误动作或者拒动。如图1所示,若分布式电源上游发生故障,如F1,那么 DG 有可能向故障点提供短路电流,此时,流过开关 K2处保护的电流是反向的,影响 K2处保护的动作行为。2.2 故障电流的变化故障电流大小:分布式发电系统可能会改变故障摘 要大规模分布式新能源接入配电网,影响传统配电网保护的正确性。文章阐述有源配电网的概念及特点,分析对配电网保护的影响,包括方向性、故障电流特性以及选择
5、性,并提出有源配电网的技术解决方案。关键词配电网;5G 技术;差动保护;防孤岛保护中图分类号TM773 文献标志码A 文章编号20956487(2023)05007903Analysis and Countermeasures of the Impact of Active Distribution Network on Relay ProtectionFENG Jiaguo,YANG Yuntao,XU HualiAbstractThe large-scale distributed new energy integration into the distribution network a
6、ffects the correctness of traditional distribution network protection.The article elaborates on the concept and characteristics of active distribution networks,analyzes the impact on distribution network protection,including directionality,fault current characteristics,and selectivity.Based on the a
7、nalysis,propose a technical solution for active distribution networks.Keywordsdistribution network;5G technology;differential protection;anti islanding protection有源配电网对继电保护的影响分析及对策冯佳果,杨运涛,徐华利(中广核风电有限公司,北京100160)今 日 自 动 化Automation Today自动化技术与应用Automation technology and Application80 2 0 2 3.5 今日自动化2
8、 0 2 3 年第5 期2023 No.5点电流的大小和特性,使得保护设备的电流设定值需要重新确定,如果保护设备的设定值未能及时调整,可能会导致保护设备误动作或者拒动。若分布式电源下游 F2发生故障,此时由于 DG的接入使 DG 接入点电压升高,导致流过故障点的电流比没有 DG 时增大,K4处的保护范围增大导致保护可能误动;同时 DG 接入点电压升高,导致 DG 接入点上游故障电流减小,K1处后备保护灵敏度下降,甚至可能失去后备保护作用。2.3 继电保护的选择性选择性问题:在有源配电网中,由于电力来源发生改变,影响了保护设备的选择性动作,使小范围内的故障导致了更大范围的供电中断。如图1所示,若
9、分布式电源上游发生故障,如F1,那么 DG 不会影响流过开关 K1处保护的电流,K1处保护可以切除电网电源提供的短路电流,但是DG 会继续向短路点供电。为保护配电线路和电力设备,需要从 F1点下游切除故障,可以通过下游开关K2处的保护切除故障,但是由于 K3离 DG 比 K2近,因此,K3感受到的故障电流大于 K2,K3会先于 K2动作导致保护不满足选择性;还可以通过 DG 接入点的保护将 DG 切除,但是会导致 DG 退出运行,无法充分利用 DG。因此,有源配电网的发展需要重新考虑和设计继电保护系统,使其能够适应电力系统的新发展,确保电力系统的安全运行。3 有源配电网对继电保护影响的对策对于
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