一种有源配电网继电保护系统配置方案

李伟硕，巩方波，高 华，康洺睿

（山东鲁能智能技术有限公司，济南 250101）

一种有源配电网继电保护系统配置方案

李伟硕，巩方波，高 华，康洺睿

（山东鲁能智能技术有限公司，济南 250101）

本文主要介绍了一种有源配电网保护配置方案，从有源配电网馈出架构出发，通过方向过流保护与区域差动保护配合，提出一整套系统性地实现有源配电网的故障快速隔离方案。

有源配电网；分布式电源（DG）；继电保护；区域差动保护

0 引言

分布式电源（DG）的快速发展并接入配电网，使配电网中分布式电源（DG）渗透率逐步升高，从而引起配电网任意节点处都可能存在功率双向流动，且任一时刻都可能存在正常输送功率流向的改变。同时不同类型的分布式电源（DG）对不同故障又具有不同的故障电流特征，这都给现有仅配置纯过流保护的配电网继电保护系统带来新的挑战。本文希望通过重构整套配电网继电保护系统功能配置，探讨解决带高渗透率有分布式电源（DG）的有源配电网继电保护方案。

1 有源配电网继电保护系统架构

如图1所示为目前广泛应用的的放射型有源配电网线路结构图，D1/D2为变电站出线断路器，K11～K14、K21～K24为配电线路分段开关，F11～F14、F21～F24为纯负荷用户分界开关，G11/G13/G22/ G24为带分布式电源（DG）的负荷侧开关。为了说明方便，本文仅考虑所有开关都是断路器情况。

根据图1配置该有源配电网继电保护系统架构如下：

（1）F11～F14、F21～F24纯负荷用户分界开关处设置一段过流速断保护，作为纯负荷用户分界开关后级故障的快速保护。

（2）G11、G13、G22、G24带分布式电源（DG）的负荷侧开关处设置一段指向DG的方向过流速断保护，作为带DG的负荷侧开关后级故障的快速保护；再设置第二段延时过流保护作为后备。

（3）D1K11、K12K13、K21K22、K23K24带分布式电源（DG）的区域设置区域差动保护，作为本区域内故障的快速保护。

（4）K11K12、K13K14、D2K21、K22K23不带分布式电源（DG）的区域两侧开关可以设置指向本区域内侧的故障方向一致的允许式方向纵联短延时过流保护，实现区域外故障闭锁跳闸、区域内故障快速跳闸。F12、F14、F16、F18开关后级故障时通过过流速断保护快速跳闸可以避免方向纵联短延时过流保护误动作。为了本区域便于将来灵活扩展接入分布式电源（DG），也可以在本区域设置区域差动保护，或者预留出区域差动保护的功能接口。

（5）D1、D2、K11～K14、K21～K24开关处再配置延时过流保护作为后备保护。

2 保护系统短路故障动作行为

2.1 差动保护动作隔离故障

按照前述保护系统进行配置后，假设在D1K11区域内发生短路故障F1，各开关处动作行为如下：

（1）F11开关无过流不动作；

（2）G11开关存在过流，但方向为反方向，方向过流速断不会动作。

（3）D1K11区域差动保护动作快速跳开D1、K11、F11、G11开关，故障隔离。

（4）K11、K12处即使感受到故障电流，其故障电流方向也不一致，从而允许式方向纵联短延时过流保护不动作。

（5）其他区域也都在D1、K11动作跳闸隔离故障后维持正常供电。

2.2 方向纵联过流保护动作隔离故障

按照前述保护系统进行配置后，假设在K11K12区域内发生短路故障F2，各开关处动作行为如下：

（1）D2、F11、F12开关均无过流不动作；

（2）G11、G13开关存在过流，但方向为反方向，方向过流速断不会动作。

（3）K11、K12处的故障电流方向一致，允许式方向纵联短延时过流保护动作跳闸隔离故障。

（4）D1K11、K3K4区域均不满足差动保护动作条件，在K11、K12动作跳闸隔离故障后维持正常供电。

3 保护功能配置及数据传输

（1）F11～F14、F21～F24处。a.保护配置：一段过流速断保护。b.数据传输：F11、F13、F17、F19向所在区域差动保护发送模拟量相量数据，接收差动联动跳闸命令。

（2）G11、G13、G22、G24处。a.保护配置：第一段方向过流速断保护（指向分布式电源）；第二段延时过流后备保护。b.数据传输：向所在区域差动保护发送模拟量相量数据，接收差动联动跳闸命令。

（3）D1处。a.保护配置：区域差动保护；延时过流后备保护。b.数据传输：接收K11、F11、G11的模拟量相量数据，并发送差动保护联动跳闸命令。

（4）K11、K13、D2、K22处。a.保护配置：允许式方向纵联短延时过流保护；延时过流后备保护。b.数据传输：向所在区域差动保护发送模拟量相量数据，接收差动联动跳闸命令；与对侧互换本侧过流方向信息（各自自主完成允许式方向纵联短延时过流保护）。

（5）K12、K21、K23处。a.保护配置：区域差动保护；允许式方向纵联短延时过流保护；延时过流后备保护。。b.数据传输：分别接收K13/F13/G13、K22/F22/G22、K24/F24/G24的模拟量相量数据，并发送差动保护联动跳闸命令；与对侧互换本侧过流方向信息（各自自主完成允许式方向纵联短延时过流保护）。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.181