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微网线路保护微网对传统保护的挑战

2022/07/16156 作者:佚名
导读:微网并/离网运行方式故障电流差距较大,微源投退、布局容量、控制方式等影响故障电流大小和方向,因此基于固定值的传统过流保护方案不再适用于微网。 微网线路保护微网不同运行方式 微网的运行方式不同,故障电流的大小不同,因此微网保护整定值也应不同。微网并网运行时,右图2(a)中F1处短路,流过2处保护的故障电流由系统(Is)和微源提供,其中主要由系统提供;而离网运行时,图2(b)中F1处短路,PCC点静态

微网并/离网运行方式故障电流差距较大,微源投退、布局容量、控制方式等影响故障电流大小和方向,因此基于固定值的传统过流保护方案不再适用于微网。

微网线路保护微网不同运行方式

图2(b) 微网离网F1处短路故障电流路径 微网的运行方式不同,故障电流的大小不同,因此微网保护整定值也应不同。微网并网运行时,右图2(a)中F1处短路,流过2处保护的故障电流由系统(Is)和微源提供,其中主要由系统提供;而离网运行时,图2(b)中F1处短路,PCC点静态开关断开,流过2处保护的故障电流只有微源提供,其幅值较小。当DG1是逆变器型的微源时,故障电流更小。这是由于含逆变器型的微源故障电流注入能力被限制在两倍额定电流以内,且衰减迅速。

图2(a)微网并网F1处短路故障电流路径

综上,微网并网运行时,故障电流较大;离网运行时,只有微源为其提供故障电流,故障电流较小。这使得基于固定值的传统保护方案不能正确动作,因此微网线路保护的配置必须能适应微网不同的运行方式 。

微网线路保护微源投退

图3(a) DG3接人时2处短路故障电流路径 单个微源在微网中具有“即插即用”的特点,意味着微源可以随时接入或者退出微网,这导致微网线路故障时故障电流的不确定性,使得传统保护方案不适用于微网。如图3(a)F2处发生短路故障时,流过保护4处的故障电流由系统和微源提供提供;如图3(b),当DG3退出运行时,F2处发生短路故障,流过保护4处的故障电流只有Is, IDG1。DG的投退影响了故障电流的大小。而传统无源配电网F2处短路时,右侧无故障电流因此也无保护安装,DG接入配网后F2处短路时向故障点提供反向故障电流,在右侧无保护的情况下会造成故障持续甚至继续发展,影响供电的可靠性 。

图3(b) DG3退出F2处短路故障电流路径

微网线路保护微源布局、容量

配电网85%左右的故障都是瞬时故障,广泛采用三段式电流保护。当前由于微网接入容量较小、结构简单,多接入中低压配电网,故在保护方面多配以简单的过电流保护国川」。但是微源接入微网馈线中的位置不同、容量不同,对线路过电流保护的影响不同 :

(1)DG接入微网馈线始端母线,下游线路中间点故障时,DG产生的助增电流使流过保护的故障电流增大,保护范围也因此增大,可能延伸到所在保护下一段,使保护失去选择性。而且DG输出功率越大,影响越严重。

(2)DG接入微网馈线中间母线,当下游线路中间点故障时,由于微源的助增作用,使流过下游保护的短路电流增大,使得末端保护灵敏性得到增强;同时由于微源的汲流作用,流过DG上游保护的故障电流减小从而使保护的灵敏性降低,保护范围缩小,如果相应保护没有动作切除故障,则相应远后备可能拒动。

(3)DG接入微网馈线末端母线,当相邻线路中间点故障时,DG向上游保护提供反向故障电流,可能引起保护误动作。

微网线路保护微源控制方式

逆变型微源在并网运行时一般采用恒功率(PQ)控制方式,在孤岛运行时根据需要可选择PQ控制、恒压恒频(V /f)控制或Droop控制。因此控制目标不同,在不同的控制方式下逆变型电源提供的短路电流差别较大。且当DG输出功率具有波动性和间歇性时,故障电流数值也随之发生变化。

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