中文名 | 分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)保護(hù) | 外文名 | intertie protection of distributed resource |
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所屬學(xué)科 | 電力 | 公布年度 | 2020年 |
《電力名詞》第三版
分布式電源與配電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的繼電保護(hù)措施。
水電站是分布式電源。分布式直流電源裝置是指功率為數(shù)千瓦至50 MW小型模塊式的、與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源。這些電源由電力部門、電力用戶或第3方所有,用以滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求。如調(diào)峰、為邊遠(yuǎn)用戶或商...
分布式電源最簡(jiǎn)潔的定義是:不直接與集中輸電系統(tǒng)相連的35KV及以下電壓等級(jí)的電源,主要包括發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能裝置。 分布式能源系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單地采用傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù),而是建立在自動(dòng)控制系統(tǒng)、先進(jìn)的材料技術(shù)、...
用什么軟件仿真“分布式電源并入配電網(wǎng)后對(duì)網(wǎng)損的影響”的研究???
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面對(duì)傳統(tǒng)化石能源的枯竭以及人們對(duì)于電力需求的安全性能的不斷提高,分布式電源因其獨(dú)特的高效性、節(jié)能性等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注以及發(fā)展.本文主要研究了分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的相關(guān)影響.同時(shí)在本文中利用MATLAB/simulink搭建了一些仿真模型,利用模型參數(shù)的的設(shè)計(jì)的變化研究各個(gè)參數(shù)對(duì)分布式配電網(wǎng)繼電保護(hù)方面產(chǎn)生的影響.本文主要對(duì)分布式電源在接入配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)的容量的不同以及在網(wǎng)絡(luò)中接入位置的不同作為主要的研究要素,并對(duì)影響結(jié)果進(jìn)行了分析,希望能對(duì)繼電保護(hù)的安裝以及建設(shè)中提供參考.
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由于化石燃料的有限性,人類越來(lái)越重視對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的開(kāi)發(fā)和利用。風(fēng)能和太陽(yáng)能等分布式發(fā)電(Distributed Generation)近幾年得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。分布式電源大量接入配電網(wǎng)給傳統(tǒng)的繼電保護(hù)帶來(lái)了不少影響,給傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運(yùn)行、控制和保護(hù)帶來(lái)了許多影響。文中主要從故障位置和DG的接入容量分析了DG并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)帶來(lái)的影響。
分布式電源并網(wǎng)保護(hù)定義為 :安裝于公共耦合點(diǎn)處的繼電保護(hù)措施,能夠檢測(cè)到主電網(wǎng)側(cè)(系統(tǒng)側(cè))和分布式電源側(cè)發(fā)生的故障和其他各種異常情況,并及時(shí)將分布式電源與主電網(wǎng)隔離,避免危及主電網(wǎng)的正常運(yùn)行或者損壞分布式電源裝置。并網(wǎng)保護(hù)包括防孤島保護(hù)、故障保護(hù)以及其他異常保護(hù)。
1)對(duì)于直接接入到110kV及以上輸電網(wǎng)絡(luò)中的分布式電源,其并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線已配置了完善的保護(hù)系統(tǒng),不需要專門的并網(wǎng)保護(hù)。因此上述并網(wǎng)保護(hù)主要針對(duì)接入35kV及以下電壓等級(jí)的分布式電源。
2)并網(wǎng)保護(hù)既不同于分布式電源的發(fā)電機(jī)保護(hù),也不同于配電網(wǎng)饋線保護(hù),本質(zhì)上是一種接口保護(hù)。上述3類保護(hù)的關(guān)系可見(jiàn)圖1。
其中包括斷路器A-D,并網(wǎng)保護(hù)安裝于公共耦合點(diǎn)的電網(wǎng)側(cè),一般在并網(wǎng)變壓器的高壓側(cè)。
當(dāng)分布式電源單獨(dú)接入系統(tǒng)時(shí),并網(wǎng)保護(hù)功能可與分布式電源的發(fā)電機(jī)保護(hù)功能集成在同一套保護(hù)裝置中。隨著并網(wǎng)容量的增加,分布式電源通常以集群或微電網(wǎng)的方式接入配電網(wǎng),且常包含嵌入負(fù)荷,此時(shí)則要求在公共耦合點(diǎn)處配置獨(dú)立的并網(wǎng)保護(hù)。這樣,電網(wǎng)公司可以無(wú)需關(guān)注分布式電源自身的保護(hù)配置,只對(duì)并網(wǎng)保護(hù)提出要求,從而簡(jiǎn)化保護(hù)配合,適應(yīng)今后大量分布式電源在多種層級(jí)的接入要求。
3)在標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1547中,從反映系統(tǒng)側(cè)故障、防孤島以及電能質(zhì)量等3個(gè)方面,給出了并網(wǎng)保護(hù)的核心功能要求。顯然上述要求都是站在電網(wǎng)的角度考慮并網(wǎng)保護(hù)的功能。而在標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1547中,則要求并網(wǎng)保護(hù)在反映系統(tǒng)側(cè)故障的同時(shí),還能兼顧分布式電源側(cè)故障。在實(shí)踐中,為分布式電源單元配置哪些保護(hù)功能主要由IPP根據(jù)自身要求決定,故并網(wǎng)保護(hù)依舊應(yīng)以反映系統(tǒng)側(cè)擾動(dòng)為主。
(1)故障保護(hù)
配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí),分布式電源持續(xù)向故障點(diǎn)提供短路電流,這會(huì)給配電網(wǎng)一次設(shè)備、保護(hù)和重合閘帶來(lái)諸多不利影響 。
首先,分布式電源的接入改變了配電網(wǎng)的短路電流幅值和分布特征。兩個(gè)典型的影響是,如果分布式電源的公共耦合點(diǎn)位于饋線保護(hù)與故障點(diǎn)之間,那么該分布式電源的“屏蔽效應(yīng)”會(huì)使流過(guò)饋線保護(hù)的短路電流變小,從而可能導(dǎo)致饋線保護(hù)拒動(dòng);而如果分布式電源的公共耦合點(diǎn)位于非故障饋線,則可能導(dǎo)致該饋線保護(hù)誤動(dòng)。為了減少對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的影響,要求并網(wǎng)保護(hù)在配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)能夠快速動(dòng)作以切除分布式電源。
其次,架空線路故障主要為瞬時(shí)性故障,提高重合閘的成功率能夠顯著提高供電可靠性。但是,當(dāng)配電網(wǎng)故障時(shí),分布式電源的持續(xù)供電會(huì)使變電站或饋線重合閘的檢無(wú)壓重合失敗;即使?jié)M足檢無(wú)壓重合條件,分布式電源持續(xù)提供的短路電流還會(huì)阻礙故障點(diǎn)滅弧而導(dǎo)致重合失敗,使瞬時(shí)故障變?yōu)橛谰霉收?;即使能夠重合,但由于分布式電源已與主電網(wǎng)失去同步,非同期合閘也會(huì)對(duì)斷路器、分布式電源以及負(fù)荷帶來(lái)很大沖擊。所以,并網(wǎng)保護(hù)必需在饋線重合閘動(dòng)作之前及時(shí)退出分布式電源,一旦配合失敗則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。
除以上影響外,分布式電源的接入還會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)設(shè)備損壞并產(chǎn)生過(guò)電壓,提供的故障電流會(huì)使饋線熔斷器過(guò)早熔斷。
(2)防孤島保護(hù)
當(dāng)分布式電源與公共電網(wǎng)失去電氣連接時(shí),出于系統(tǒng)運(yùn)行、人員設(shè)備安全以及電能質(zhì)量等考慮,目前世界各國(guó)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都要求分布式電源立即退出運(yùn)行。導(dǎo)致孤島的原因有2類:一類因故障跳閘;另一類因非故障開(kāi)關(guān)操作,包含人為誤操作。
這里需要說(shuō)明公共耦合點(diǎn)處的防孤島保護(hù)與分布式電源自身防孤島保護(hù)的關(guān)系。不同類型的分布式電源,其防孤島保護(hù)的配置要求有所不同。對(duì)于變流器型分布式電源,標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定其控制器中需具備孤島檢測(cè)能力;對(duì)于不具有自勵(lì)磁能力的感應(yīng)電機(jī)型分布式電源,其不具備孤島運(yùn)行能力;而同步電機(jī)型分布式電源本身已配置有電壓/頻率保護(hù),當(dāng)孤島內(nèi)有功、無(wú)功不能平衡時(shí),機(jī)組會(huì)自動(dòng)退出運(yùn)行。因此同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)型分布式電源不要求設(shè)置防孤島保護(hù)。
這樣看來(lái),似乎僅需為變流器型分布式電源配置防孤島保護(hù)。但是,電網(wǎng)運(yùn)行人員仍希望在公共耦合點(diǎn)配置專門的防孤島保護(hù)。這是因?yàn)?,在同一PCC下面可能包含多個(gè)類型的分布式電源單元,分別采用了不同的孤島檢測(cè)方法。例如,變流器型分布式電源多采用主動(dòng)式孤島檢測(cè),但是此方法在多變流器并網(wǎng)條件下,注入電網(wǎng)的擾動(dòng)可能互相干擾而產(chǎn)生稀釋效應(yīng),使得檢測(cè)性能明顯下降;對(duì)于同步電機(jī)型分布式電源,在其出力和本地負(fù)荷基本匹配時(shí),其自身的電壓/頻率保護(hù)有較大的檢測(cè)盲區(qū)。由于存在這些問(wèn)題,在實(shí)踐中應(yīng)評(píng)估分布式電源單元自身孤島檢測(cè)機(jī)制失效的概率和風(fēng)險(xiǎn)。在公共耦合點(diǎn)配置專門的防孤島保護(hù),有利于提供更為完善的防孤島保護(hù)方案并方便校核,減少因分布式電源自身防孤島保護(hù)失效所帶來(lái)的安全隱患。
(3)其他功能
1)檢同期。當(dāng)配電網(wǎng)故障切除、饋線重新供電后,分布式電源可以重新并入電網(wǎng)。但非同期重合會(huì)給電網(wǎng)設(shè)備和分布式電源造成很大的沖擊,因此并網(wǎng)保護(hù)必須配置檢同期繼電器,以確保線路不帶電。在允許計(jì)劃性孤島的情況下,分布式電源的重合情況有如下2種,否則只有第2種重合情況。
a)分布式電源與本地負(fù)荷功率匹配。當(dāng)配電網(wǎng)F處發(fā)生故障時(shí),饋線保護(hù)A動(dòng)作切除系統(tǒng)電源,并網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)斷路器B,分布式電源與本地負(fù)荷形成孤島。故障消除后,系統(tǒng)側(cè)A處重合閘先檢無(wú)壓重合。如果A重合成功,則并網(wǎng)保護(hù)進(jìn)行同期并列,恢復(fù)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行;否則,并網(wǎng)保護(hù)不響應(yīng)。
b)分布式電源與本地負(fù)荷功率不匹配。F故障且饋線保護(hù)A動(dòng)作后,并網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)C、D,退出分布式電源,饋線重新供電后,并網(wǎng)保護(hù)通過(guò)分布式電源出口處的同期檢定即可并入分布式電源。
2)不平衡狀態(tài)檢測(cè)。當(dāng)配電網(wǎng)中發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí),負(fù)序電流可能損壞同步電機(jī)型分布式電源,為此并網(wǎng)保護(hù)應(yīng)配備負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。
3)逆功率檢測(cè)。一些并網(wǎng)協(xié)議不允許分布式電源向主網(wǎng)負(fù)荷供電,此時(shí)并網(wǎng)保護(hù)中需要配置功率方向元件,檢測(cè)公共耦合點(diǎn)處的反向潮流。
并網(wǎng)保護(hù)的配置需要考慮分布式電源類型、配電網(wǎng)接地方式、并網(wǎng)規(guī)程等多種因素。圖2給出了小電流接地配電網(wǎng)中,同步電機(jī)型分布式電源的一種并網(wǎng)保護(hù)配置方案。
并網(wǎng)保護(hù)的相間故障檢測(cè)可以采用過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)或者阻抗保護(hù)實(shí)現(xiàn)。而接地故障的檢測(cè)與配電網(wǎng)接地方式有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定分布式電源的接地方式應(yīng)和電網(wǎng)側(cè)的接地方式保持一致。當(dāng)配電網(wǎng)為大電流接地方式時(shí),分布式電源不僅會(huì)通過(guò)故障相提供接地短路電流,還可能存在通過(guò)非故障相交換的故障電流,可采用定時(shí)限接地過(guò)電流保護(hù)和方向過(guò)電流保護(hù)進(jìn)行故障檢測(cè);而在小電流接地方式配電網(wǎng)中,分布式電源不會(huì)產(chǎn)生接地故障的饋入電流,此時(shí)應(yīng)配置接地過(guò)電壓保護(hù)。
目前已提出的孤島檢測(cè)方法按照信號(hào)來(lái)源、是否有主動(dòng)激勵(lì)可分為被動(dòng)檢測(cè)法、主動(dòng)檢測(cè)法和聯(lián)跳。聯(lián)跳方案可以最大程度消除孤島檢測(cè)盲區(qū)并提高檢測(cè)速度。但是,由于并非配電網(wǎng)中所有的保護(hù)動(dòng)作或開(kāi)關(guān)變位都會(huì)導(dǎo)致孤島,所以該方案需進(jìn)行實(shí)時(shí)拓?fù)浞治?,并在并網(wǎng)保護(hù)與斷路器之間建立多對(duì)多的通信連接。如果考慮到配電網(wǎng)重構(gòu),聯(lián)跳的實(shí)現(xiàn)會(huì)變得更為復(fù)雜且不經(jīng)濟(jì)。考慮到這些,被動(dòng)檢測(cè)依然是重要的孤島檢測(cè)方案。該方案一般配置過(guò)/欠電壓保護(hù)和過(guò)/欠頻率保護(hù),還可以配置頻率變化率保護(hù)、相位偏移保護(hù)。
決定并網(wǎng)保護(hù)的功能與性能要求的因素,首先是并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。所以,與并網(wǎng)保護(hù)相關(guān)的研究課題,首先來(lái)自于并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),其次才是保護(hù)原理的研究 。
由于IEEE1547標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)分布式電源滲透率較低,因此不鼓勵(lì)分布式電源參與電網(wǎng)的頻率和電壓調(diào)節(jié)。而隨著可再生能源的快速發(fā)展,分布式電源在配電網(wǎng)中的作用正從被動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng),即從電網(wǎng)故障后被要求迅速退出運(yùn)行,逐漸變?yōu)橄螂娋W(wǎng)提供輔助服務(wù)和動(dòng)態(tài)支撐能力。反映在近幾年的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的變化上,值得特別關(guān)注的問(wèn)題主要是低壓穿越和計(jì)劃孤島。
1)兼顧系統(tǒng)和保護(hù)需要的低電壓穿越策略。
目前各國(guó)的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中制定了各種各樣的LVRT曲線。LVRT曲線中的關(guān)鍵參數(shù)為電壓閾值。從對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐角度,該電壓閾值設(shè)置越低,分布式電源對(duì)系統(tǒng)的支撐作用越強(qiáng)。但從對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的影響角度,該電壓閾值的影響是非單調(diào)的。一般而言,加快故障饋線上并網(wǎng)保護(hù)的動(dòng)作速度,減少對(duì)該饋線保護(hù)的“屏蔽效應(yīng)”,有利于提高配電網(wǎng)保護(hù)的靈敏性。但是,如果進(jìn)一步提高該電壓閾值,會(huì)使得健全饋線上接入的分布式電源快速脫網(wǎng),流過(guò)故障饋線的短路電流反而由大變小。所以,如何根據(jù)不同配電網(wǎng)的實(shí)際情況,兼顧系統(tǒng)和保護(hù)兩方面的需求來(lái)優(yōu)化LVRT曲線,是一個(gè)重要的研究課題。
2)適應(yīng)計(jì)劃孤島的自適應(yīng)保護(hù)與控制策略。
雖然現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)都不允許分布式電源孤島運(yùn)行,但隨著分布式電源容量的增加和微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,為了有效利用分布式電源的電源支撐作用,提高供電可靠性,很多國(guó)家開(kāi)始重視對(duì)計(jì)劃孤島的研究。IEEE 1547.4中將計(jì)劃孤島稱為分布式電源孤島系統(tǒng),即微電網(wǎng),其對(duì)分布式電源孤島運(yùn)行模式的設(shè)計(jì)、運(yùn)行方面做出了較詳細(xì)的規(guī)定。
當(dāng)允許計(jì)劃孤島時(shí),分布式電源自身的防孤島保護(hù)可能會(huì)破壞孤島系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行(尤其是孤島剛形成時(shí))。對(duì)此,一種可行的解決方案是,當(dāng)并網(wǎng)保護(hù)檢測(cè)到孤島,并判斷當(dāng)前微電網(wǎng)具備孤島運(yùn)行條件時(shí),立刻閉鎖分布式電源自身的防孤島保護(hù)。另外,當(dāng)發(fā)生聯(lián)網(wǎng)/孤島運(yùn)行方式切換時(shí),某些分布式電源單元需要迅速切換控制模式;同時(shí),由于在孤島和聯(lián)網(wǎng)條件下,微電網(wǎng)內(nèi)短路電流水平變化很大,保護(hù)定值也需做自適應(yīng)調(diào)整。此時(shí),并網(wǎng)保護(hù)的孤島檢測(cè)功能可以為上述控制模式和保護(hù)整定值的自適應(yīng)切換提供信號(hào)。由以上分析可見(jiàn),并網(wǎng)保護(hù)作為一種接口保護(hù),不但具備故障保護(hù)功能,還可以在保證分布式電源孤島系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮重要作用。
(1)并網(wǎng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)中的突出問(wèn)題
目前,并網(wǎng)保護(hù)基于常規(guī)保護(hù)原理實(shí)現(xiàn),在應(yīng)用中存在如下突出問(wèn)題。
1)故障檢測(cè)問(wèn)題。分布式電源的大規(guī)模接入和變流器型分布式電源容量的不斷增加,使得配電網(wǎng)的故障特征發(fā)生了很大變化,主要表現(xiàn)在:a)故障電流較小。例如變流器型分布式電源所提供的故障電流一般不超過(guò)1.5倍額定電流;b)在故障期間,變流器型分布式電源呈現(xiàn)電流源特征,與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的電壓源特征相差很大;c)故障特征還與變流器的控制策略(如是否考慮負(fù)序電流控制)存在很大關(guān)聯(lián)。以上這些,使得在并網(wǎng)保護(hù)的故障檢測(cè)方法中,不能完全復(fù)制基于同步電機(jī)理論得到的故障特征。
2)孤島檢測(cè)問(wèn)題。雖然已經(jīng)提出了被動(dòng)檢測(cè)、主動(dòng)檢測(cè)和聯(lián)跳等方案,但目前還不存在獲得廣泛認(rèn)可的方案。無(wú)源和無(wú)通道是繼電保護(hù)追求的重要目標(biāo),因?yàn)檫@可以將保護(hù)的問(wèn)題限制在保護(hù)裝置自身。從這個(gè)意義上,被動(dòng)孤島檢測(cè)原理應(yīng)持續(xù)受到重視。但當(dāng)功率不平衡度較低時(shí),現(xiàn)有被動(dòng)孤島檢測(cè)存在較大的檢測(cè)盲區(qū),這函需得到改進(jìn)。
3)整定計(jì)算問(wèn)題。并網(wǎng)保護(hù)屬于多功能保護(hù),實(shí)現(xiàn)中需要用到較多的保護(hù)元件。復(fù)雜的保護(hù)配置不但提高了裝置的成本,而且增大了整定計(jì)算的工作量。更為困難的是,由于分布式電源出力的隨機(jī)性和波動(dòng)性,以及分布式電源類型、容量、并網(wǎng)變壓器接線方式、功率不平衡度以及配電網(wǎng)保護(hù)的配置等諸多因素都會(huì)影響到孤島檢測(cè)和故障判別,使得這些保護(hù)元件的定值難以整定。
常規(guī)保護(hù)元件僅利用一、二個(gè)特征進(jìn)行決策,從機(jī)器學(xué)習(xí)角度,可將其視為最為簡(jiǎn)單的線性分類器(如電流、電壓、頻率繼電器)或非線性分類器(如距離繼電器)。但這種基于少特征的保護(hù)原理難以應(yīng)對(duì)并網(wǎng)保護(hù)的上述問(wèn)題。
近年來(lái),研究者越來(lái)越重視機(jī)器學(xué)習(xí)在保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。與常規(guī)保護(hù)原理相比,基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能保護(hù)方案具有如下優(yōu)勢(shì):}突破了常規(guī)保護(hù)中單一繼電器的概念,能夠組合多個(gè)特征進(jìn)行模式識(shí)別;能夠從大量特征中優(yōu)選出最為有效的關(guān)鍵特征組合;能夠從訓(xùn)練樣本中自動(dòng)找出最優(yōu)定值。以上特點(diǎn)有助于同時(shí)改善保護(hù)的安全性與可信賴性,同時(shí)減輕了需要對(duì)常規(guī)保護(hù)中大量元件進(jìn)行整定計(jì)算的壓力。
在完成特征選擇后,需要選擇合適的分類算法。智能保護(hù)中常用的機(jī)器學(xué)習(xí)方法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)和支持向量機(jī)等。但每種分類算法都存在歸納偏置現(xiàn)象,使得單一分類器存在精度和適應(yīng)性瓶頸。
繼電保護(hù)應(yīng)滿足“四性”要求,并網(wǎng)保護(hù)當(dāng)然也不例外。下面主要從可靠性和速動(dòng)性2個(gè)方面分析并網(wǎng)保護(hù)的性能要求。其中可靠性包括可信賴性(即不拒動(dòng))和安全性(即不誤動(dòng))等2個(gè)方面 。
(1)可靠性要求
與饋線保護(hù)不同的是,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1547.2并網(wǎng)保護(hù)所反映的故障范圍應(yīng)是整個(gè)配電網(wǎng)。但在實(shí)際情況中,故障點(diǎn)可能距離公共耦合點(diǎn)較遠(yuǎn),且公共耦合點(diǎn)內(nèi)的分布式電源可能以非同步電機(jī)型為主,這會(huì)導(dǎo)致分布式電源所能提供的故障電流較小。此時(shí),如果片面追求并網(wǎng)保護(hù)的可信賴性,會(huì)很容易失去其安全性。當(dāng)配電網(wǎng)中分布式電源滲透率較高或分布式電源容量較大時(shí),并網(wǎng)保護(hù)安全性的不足,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)大量分布式電源脫網(wǎng),從而嚴(yán)重影響配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
由上可見(jiàn),基于常規(guī)保護(hù)判據(jù)的并網(wǎng)保護(hù)難以兼顧可信賴性與安全性。目前可以采用2種解決方法。一種方法是改進(jìn)并網(wǎng)保護(hù)原理,如綜合采用電壓、頻率等多種判據(jù);另一種方法是改造配電網(wǎng)保護(hù),如按雙側(cè)電源要求完善饋線保護(hù)配置,并對(duì)配電變電站或開(kāi)關(guān)站的母線保護(hù)進(jìn)行校驗(yàn),若不滿足要求則配置快速母線保護(hù)。這樣配電網(wǎng)的故障可由饋線保護(hù)或母線保護(hù)快速切除,從而縮小并網(wǎng)保護(hù)所需反映的故障區(qū)域。但是,由于傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)按照單向潮流配置,上述改造需要很大的建設(shè)與運(yùn)維投入,需進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的比較。
(2)速動(dòng)性要求
配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí),為減少不利影響,并網(wǎng)保護(hù)應(yīng)立刻動(dòng)作切除分布式電源。
隨著分布式電源在配電網(wǎng)中滲透率的提高,分布式電源應(yīng)在系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí)提供支撐作用。很多國(guó)家開(kāi)始要求分布式電源應(yīng)具備故障穿越能力,主要指低電壓穿越(LVRT)。LVRT能力的要求主要影響了并網(wǎng)保護(hù)故障檢測(cè)中電壓的整定值,以使在配電網(wǎng)發(fā)生故障或擾動(dòng)后,公共耦合點(diǎn)處電壓在跌落到一定的范圍和時(shí)間間隔內(nèi),分布式電源可以不脫網(wǎng)。我國(guó)在新的并網(wǎng)規(guī)則中已經(jīng)規(guī)定光伏發(fā)電站、風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)應(yīng)具備LVRT功能,并在LVRT期間,應(yīng)具有有功功率恢復(fù)和動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力。
綜合以上要求可見(jiàn),并網(wǎng)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間存在上下限約束。其動(dòng)作時(shí)間下限取決于LVRT要求以及饋線保護(hù)和斷路器的動(dòng)作時(shí)間,而動(dòng)作時(shí)間上限取決于饋線重合閘時(shí)間。
(1)可靠性
在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)分布式電源滲透率的不同,在防孤島保護(hù)的可信賴性與安全性之間做出折衷。例如,當(dāng)分布式電源容量較小或分布式電源滲透率較低時(shí),可以適當(dāng)降低對(duì)安全性的要求,而將可信賴性放在首位,以確保人員、設(shè)備安全。反之,則要對(duì)防孤島保護(hù)的安全性提出更高的要求,防止因孤島檢測(cè)過(guò)于靈敏而導(dǎo)致大量分布式電源脫網(wǎng),損害系統(tǒng)安全性?,F(xiàn)有的被動(dòng)或主動(dòng)孤島檢測(cè)方案都存在缺陷,目前還不存在獲得世界各國(guó)廣泛認(rèn)可的方案。
(2)速動(dòng)性
當(dāng)配電網(wǎng)的功率不平衡度很低時(shí),孤島特征不明顯,需要較長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求最長(zhǎng)的孤島檢測(cè)時(shí)間為2s。但是,孤島檢測(cè)時(shí)間的增加勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)配電網(wǎng)重合閘的時(shí)間設(shè)置。如果經(jīng)過(guò)校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)孤島檢測(cè)時(shí)間不能滿足重合閘要求,則應(yīng)考慮配置聯(lián)跳方案,或者為配電網(wǎng)饋線重合閘增配檢同期功能,以作為孤島檢測(cè)失效的后備。