电力系统及其自动化专业优秀论文电力系统及其自动化专业优秀论文 含微网配电系统的继电保护问含微网配电系统的继电保护问题研究题研究关键词：配电系统关键词：配电系统 纵联保护纵联保护 光纤通信光纤通信 继电保护继电保护摘要：近年来分布式发电技术（DG）得到了快速的发展，配电系统中 DG 的渗透 率水平不断提高。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 分布发生较大变化，将会导致传统的阶段式电流保护无法正常工作。为了满足 DG 高渗透率下配电系统对继电保护的要求，解决现有保护技术存在的问题，本 文提出了一种以纵联比较式保护的基本原理为基础、以通信技术为支撑、以包 含多个 DG 的配电变电站及其馈出线为保护对象的主从式配电系统变电站级区域 纵联保护方案。通过 PSCAD/EMTDC 仿真软件搭建不同的配网模型，对该保护方 案中的方向元件正确动作的有效时间进行仿真分析。此外，还提出了实现该区 域纵联保护的通信系统组建方案。 分布式发电接入配电系统后，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。传统配电系统中保护设备 之间建立起来的配合关系被打破，保护的动作行为和动作性能都将会受到较大 的影响。通过分析，分布式发电并网对传统继电保护的影响主要表现在：（1） 导致本线路保护的灵敏度降低甚至拒动；（2）导致本线路保护误动；（3）导 致相邻线路的瞬时速断保护误动，失去选择性；（4）DG 可能导致重合闸不成 功。尽管目前也提出了一些针对 DG 并网运行的继电保护改进方案，但是很多方 案只能改善传统继电保护的某一些方面，具有很大的局限性，而且并不适用于 高渗透率 DG 并网运行的继电保护要求。 高渗透率分布式电源并网运行可以 充分发挥分布式电源的优势，也是未来电网的发展趋势。本文提出的新型纵联 保护方案，不同于传统的“点对点”对等式结构的线路纵联比较式保护，新的 保护方案为一种主从式结构，能够解决高渗透率 DG 并网给继电保护带来的相关 问题。本保护方案的原理是：在被保护区域的变电站中设置一个站级保护主机 （MPD） ，而在不同的断路开关处设置从机（SPU） ，主机通过通信网络与从机通 信。每一个从机内部均安装有一个方向继电器，用来测量其安装点处的故障方 向。当从机收到主机的查询命令时就将故障方向信息提供给主机，主机利用故 障定位算法通过处理不同从机上传的信息判断出故障区段，从而对相应的断路 器发出跳闸命令。保护方案采用的是一种分层顺序检测故障的算法，通过层次 化的比较，可以方便、明确地确定出故障的位置，进而在不影响其他设备正常 运行的情况下，快速、灵敏、有选择性地将故障设备可靠切除。 本文提出的 保护方案对从机上传的故障方向信息有很大的依赖性，所以对方向元件的判断 结果提出了很高的要求。当发生故障时，分布式电源的存在会对方向元件判断 结果产生一定的影响，严重时可能出现误判。为了保证方向元件判断结果的准 确性，本文通过使用 PSCAD/EMTDC 仿真软件搭建了不同的仿真模型并进行了相 应的计算分析，结果表明在故障发生后 200ms 的时间内，方向元件的判断结果 能正确反映故障方向。继电保护要求的动作时间一般要小于这个时间，因此， 方向元件的判断结果完全能满足本方案对故障判断和定位的要求。为了保证继 电保护的快速性，需要构建一种强大的通信系统来保证本方案能够及时切除故 障。鉴于光纤通信传输速度快、不受其他因素干扰的优点，本文采用光纤通信手段来实现主机与从机之间的信息交互。正文内容正文内容近年来分布式发电技术（DG）得到了快速的发展，配电系统中 DG 的渗透率 水平不断提高。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 布发生较大变化，将会导致传统的阶段式电流保护无法正常工作。为了满足 DG 高渗透率下配电系统对继电保护的要求，解决现有保护技术存在的问题，本文 提出了一种以纵联比较式保护的基本原理为基础、以通信技术为支撑、以包含 多个 DG 的配电变电站及其馈出线为保护对象的主从式配电系统变电站级区域纵 联保护方案。通过 PSCAD/EMTDC 仿真软件搭建不同的配网模型，对该保护方案 中的方向元件正确动作的有效时间进行仿真分析。此外，还提出了实现该区域 纵联保护的通信系统组建方案。 分布式发电接入配电系统后，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。传统配电系统中保护设备之 间建立起来的配合关系被打破，保护的动作行为和动作性能都将会受到较大的 影响。通过分析，分布式发电并网对传统继电保护的影响主要表现在：（1）导 致本线路保护的灵敏度降低甚至拒动；（2）导致本线路保护误动；（3）导致 相邻线路的瞬时速断保护误动，失去选择性；（4）DG 可能导致重合闸不成功。 尽管目前也提出了一些针对 DG 并网运行的继电保护改进方案，但是很多方案只 能改善传统继电保护的某一些方面，具有很大的局限性，而且并不适用于高渗 透率 DG 并网运行的继电保护要求。 高渗透率分布式电源并网运行可以充分 发挥分布式电源的优势，也是未来电网的发展趋势。本文提出的新型纵联保护 方案，不同于传统的“点对点”对等式结构的线路纵联比较式保护，新的保护 方案为一种主从式结构，能够解决高渗透率 DG 并网给继电保护带来的相关问题。 本保护方案的原理是：在被保护区域的变电站中设置一个站级保护主机（MPD） ， 而在不同的断路开关处设置从机（SPU） ，主机通过通信网络与从机通信。每一 个从机内部均安装有一个方向继电器，用来测量其安装点处的故障方向。当从 机收到主机的查询命令时就将故障方向信息提供给主机，主机利用故障定位算 法通过处理不同从机上传的信息判断出故障区段，从而对相应的断路器发出跳 闸命令。保护方案采用的是一种分层顺序检测故障的算法，通过层次化的比较， 可以方便、明确地确定出故障的位置，进而在不影响其他设备正常运行的情况 下，快速、灵敏、有选择性地将故障设备可靠切除。 本文提出的保护方案对 从机上传的故障方向信息有很大的依赖性，所以对方向元件的判断结果提出了 很高的要求。当发生故障时，分布式电源的存在会对方向元件判断结果产生一 定的影响，严重时可能出现误判。为了保证方向元件判断结果的准确性，本文 通过使用 PSCAD/EMTDC 仿真软件搭建了不同的仿真模型并进行了相应的计算分 析，结果表明在故障发生后 200ms 的时间内，方向元件的判断结果能正确反映 故障方向。继电保护要求的动作时间一般要小于这个时间，因此，方向元件的 判断结果完全能满足本方案对故障判断和定位的要求。为了保证继电保护的快 速性，需要构建一种强大的通信系统来保证本方案能够及时切除故障。鉴于光 纤通信传输速度快、不受其他因素干扰的优点，本文采用光纤通信手段来实现 主机与从机之间的信息交互。 近年来分布式发电技术（DG）得到了快速的发展，配电系统中 DG 的渗透率水平 不断提高。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 生较大变化，将会导致传统的阶段式电流保护无法正常工作。为了满足 DG 高渗透率下配电系统对继电保护的要求，解决现有保护技术存在的问题，本文提出 了一种以纵联比较式保护的基本原理为基础、以通信技术为支撑、以包含多个 DG 的配电变电站及其馈出线为保护对象的主从式配电系统变电站级区域纵联保 护方案。通过 PSCAD/EMTDC 仿真软件搭建不同的配网模型，对该保护方案中的 方向元件正确动作的有效时间进行仿真分析。此外，还提出了实现该区域纵联 保护的通信系统组建方案。 分布式发电接入配电系统后，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。传统配电系统中保护设备之间建 立起来的配合关系被打破，保护的动作行为和动作性能都将会受到较大的影响。 通过分析，分布式发电并网对传统继电保护的影响主要表现在：（1）导致本线 路保护的灵敏度降低甚至拒动；（2）导致本线路保护误动；（3）导致相邻线 路的瞬时速断保护误动，失去选择性；（4）DG 可能导致重合闸不成功。尽管 目前也提出了一些针对 DG 并网运行的继电保护改进方案，但是很多方案只能改 善传统继电保护的某一些方面，具有很大的局限性，而且并不适用于高渗透率 DG 并网运行的继电保护要求。 高渗透率分布式电源并网运行可以充分发挥 分布式电源的优势，也是未来电网的发展趋势。本文提出的新型纵联保护方案， 不同于传统的“点对点”对等式结构的线路纵联比较式保护，新的保护方案为 一种主从式结构，能够解决高渗透率 DG 并网给继电保护带来的相关问题。本保 护方案的原理是：在被保护区域的变电站中设置一个站级保护主机（MPD） ，而 在不同的断路开关处设置从机（SPU） ，主机通过通信网络与从机通信。每一个 从机内部均安装有一个方向继电器，用来测量其安装点处的故障方向。当从机 收到主机的查询命令时就将故障方向信息提供给主机，主机利用故障定位算法 通过处理不同从机上传的信息判断出故障区段，从而对相应的断路器发出跳闸 命令。保护方案采用的是一种分层顺序检测故障的算法，通过层次化的比较， 可以方便、明确地确定出故障的位置，进而在不影响其他设备正常运行的情况 下，快速、灵敏、有选择性地将故障设备可靠切除。 本文提出的保护方案对 从机上传的故障方向信息有很大的依赖性，所以对方向元件的判断结果提出了 很高的要求。当发生故障时，分布式电源的存在会对方向元件判断结果产生一 定的影响，严重时可能出现误判。为了保证方向元件判断结果的准确性，本文 通过使用 PSCAD/EMTDC 仿真软件搭建了不同的仿真模型并进行了相应的计算分 析，结果表明在故障发生后 200ms 的时间内，方向元件的判断结果能正确反映 故障方向。继电保护要求的动作时间一般要小于这个时间，因此，方向元件的 判断结果完全能满足本方案对故障判断和定位的要求。为了保证继电保护的快 速性，需要构建一种强大的通信系统来保证本方案能够及时切除故障。鉴于光 纤通信传输速度快、不受其他因素干扰的优点，本文采用光纤通信手段来实现 主机与从机之间的信息交互。 近年来分布式发电技术（DG）得到了快速的发展，配电系统中 DG 的渗透率水平 不断提高。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 生较大变化，将会导致传统的阶段式电流保护无法正常工作。为了满足 DG 高渗 透率下配电系统对继电保护的要求，解决现有保护技术存在的问题，本文提出 了一种以纵联比较式保护的基本原理为基础、以通信技术为支撑、以包含多个 DG 的配电变电站及其馈出线为保护对象的主从式配电系统变电站级区域纵联保 护方案。通过 PSCAD/EMTDC 仿真软件搭建不同的配网模型，对该保护方案中的 方向元件正确动作的有效时间进行仿真分析。此外，还提出了实现该区域纵联保护的通信系统组建方案。 分布式发电接入配电系统后，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。传统配电系统中保护设备之间建 立起来的配合关系被打破，保护的动作行为和动作性能都将会受到较大的影响。 通过分析，分布式发电并网对传统继电保护的影响主要表现在：（1）导致本线 路保护的灵敏度降低甚至拒动；（2）导致本线路保护误动；（3）导致相邻线 路的瞬时速断保护误动，失去选择性；（4）DG 可能导致重合闸不成功。尽管 目前也提出了一些针对 DG 并网运行的继电保护改进方案，但是很多方案只能改 善传统继电保护的某一些方面，具有很大的局限性，而且并不适用于高渗透率 DG 并网运行的继电保护要求。 高渗透率分布式电源并网运行可以充分发挥 分布式电源的优势，也是未来电网的发展趋势