逆变型分布式电源接入对就地型馈线保护的影响分析

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19001

摘要/Abstract

摘要：

逆变型分布式电源（inverter interfaced distriuted generation，IIDG）因在经济效益和环境效益上的突出表现，在配电网中得到广泛应用。IIDG的接入使得配电网变成一个多电源供电的复杂网络，潮流的双向流动可能导致基于单向潮流设计的馈线自动化性能下降，无法及时隔离故障、恢复供电。针对目前应用在架空线路上的2种典型馈线自动化实现模式：电压时间型馈线自动化和电流级差型馈线自动化，分别论述其工作原理，再结合IIDG的工作方式，详细分析了IIDG接入对在各馈线自动化模式下实现故障隔离以及非故障区域供电动作逻辑的影响，提出减小IIDG影响的解决方案，最后对其进行仿真验证。

关键词: 逆变型分布式电源(IIDG), 双向流动, 馈线自动化, 电压时间型, 电流级差型

Abstract:

Because of its outstanding performance in economic benefit and environmental benefit, the inverter interfaced distributed generation (IIDG) has been widely used in distribution network. The access of IIDG makes the distribution network a complex network of multi-power supply, the bidirectional power flow may lead to the degradation of feeder automation performance based on undirectional power flow, and it is imposssible to isolate faults in time. Aiming at two typical application on overhead lines feeder automation implementation pattern: voltage time type feeder automation and current differential type feeder automation, discussed its working principle, considering the working principle of IIDG, the influence of IIDG's penetration on fault isolation and non-faulty area recovery in each feeder automation mode was analyzed in detail. The solution to reduce the impact of IIDG was proposed and the simulation was verified.

Key words: inverter interfaced distriuted generation (IIDG), bidirectional power flow, feeder automation, volatage-time feeder automation, current-level differential feeder automation

中图分类号:

TK01
TM726

邓景松, 王英民, 孙迪飞, 郑晨玲, 晏寒婷, 高小镜. 逆变型分布式电源接入对就地型馈线保护的影响分析[J]. 发电技术, 2021, 42(1): 115-121.

Jingsong DENG, Yingmin WANG, Difei SUN, Chenling ZHENG, Hanting YAN, Xiaojing GAO. Research on the Effect of IIDG on Local Feeder Protection[J]. Power Generation Technology, 2021, 42(1): 115-121.

图/表 9

图1 典型辐射型配网接线图

Fig.1 Circuit diagram of a typical radial distribution network

图2 f2发生故障时各开关元件的动作顺序示意图

Fig.2 The action sequence of switches when a short circuit occurs at f2

图3 f1发生故障时各开关元件的动作顺序示意图

Fig.3 The action sequence of switches when a short circuit occurs at f1

图4 “手拉手”环网典型接线图

Fig.4 The circuit diagram of a typical hand held loop network

图5 f1发生故障时各开关元件的动作顺序示意图

Fig.5 The action sequence of switches when a short circuit occurs at f1

图6 加装反孤岛保护装置前后配电网的仿真验证

Fig.6 The simulation of distribution network before and after installation of anti-island protection device

图7 电流级差型馈线自动化接线示意图

Fig.7 The diagram of feeder automation connection with current gradient

表1 各开关保护整定值

Tab. 1 The setting of each protection

开关	Ⅰ段		Ⅱ段		Ⅲ段
开关	电流/A	时间/s	电流/A	时间/s	电流/A	时间/s
CB	2 400	0.3	1 200	0.5	350	1.5
A	—	—	1 700	0.3	170	1.2
B	—	—	1 400	0.3	105	0.9
D	—	—	900	0.1	82	0.6
E	—	—	900	0.1	41	0.6
F	—	—	900	0.1	95	0.6

表2 灵敏性约束下的IIDG接入容量

Tab. 2 IIDG's capacity under sensitivity constraints

参数	IIDG容量/(MV·A)	流过保护的电流/A
开关CB的灵敏性约束	1.0	453
开关A的灵敏性约束	1.9	217
开关B的灵敏性约束	2.1	136

参考文献 18

1	张伟. 馈线自动化智能开关整定研究及整定软件开发[D]. 西安: 西安科技大学, 2007.
	ZHANG W.Research and development of feeder automation intelligent switch setting software[D].Xi'an: Xi'an Universtity of Science and Technology, 2007.
2	刘健. 配电网故障处理研究进展[J]. 供用电, 2015, 32 (4): 8- 15.
	LIU J . Research progress on fault treatment of distribution network[J]. Distribution & Utilization, 2015, 32 (4): 8- 15.
3	庾力维, 李名科, 黄学劲, 等. 基于地理信息系统拓扑数据的配电网短路电流算法[J]. 广东电力, 2019, 32 (8): 83- 91.
	YU L W , LI M K , HUANG X J , et al. Short circuit current algorithm of distribution network based on topological data of geographic information system[J]. Guangdong Electric Power, 2019, 32 (8): 83- 91.
4	邹剑锋, 张建雨, 金盛, 等. 基于5G通信的新型配电网馈线自动化方法研究[J]. 浙江电力, 2020, 39 (11): 28- 33.
	ZOU J FF , ZHANG J Y , JIN S , et al. Research on new type distribution network feeder automation method based on 5G communication[J]. Zhejiang Electric Power, 2020, 39 (11): 28- 33.
5	荣秀婷, 赵峰, 朱刘柱, 等. 基于配电自动化终端配置方案的供电可靠性评估[J]. 电网与清洁能源, 2020, 36 (1): 1- 7.
	RONG X T , ZHAO F , ZHU L Z , et al. Power supply reliability assessment based on distribution automation terminal configuration scheme[J]. Power System and Clean Energy, 2020, 36 (1): 1- 7.
6	刘健, 张伟, 程红丽. 重合器和电压-时间型分段器配合的馈线自动化系统的参数整定[J]. 电网技术, 2006, 30 (16): 45- 49.
	LIU J , ZHANG W , CHENG H L . The parameter setting of feeder automation system based on mutual coordination of recloser with voltage-time type of sectionalizers[J]. Power System Technology, 2006, 30 (16): 45- 49.
7	赵拥华, 方永毅, 王娜, 等. 逆变型分布式电源接入配电网对馈线自动化的影响研究[J]. 电力系统保护与控制, 2013, 41 (24): 117- 122.
	ZHAO Y H , FANG Y Y , WANG N , et al. Research on the impacts on feeder automation by inverter-based distribution generation connected to the distribution network[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41 (24): 117- 122.
8	中国南方电网有限责任公司. 分布式光伏发电系统接入电网技术规范: Q/CSG 1211001-2014[S]. 中国南方电网有限责任公司, 2014.
	China Southern Power Grid.Technical rule for distributed photovoltaic power system connected to power grid: Q/CSG 1211001-2014[S].China Southern Power Grid, 2014.
9	吴林. 计及馈线自动化的配电网可靠性分析[D]. 重庆: 重庆大学, 2016.
	WU L.Distribution network reliability analysis with feeder automation included[D].Chongqing: Chongqing University, 2016.
10	商海涛, 吴林, 赵渊, 等. 计及集中式馈线自动化的配电网可靠性评估模型[J]. 电力自动化设备, 2017, 37 (5): 129- 135.
	SHANG H T , WU L , ZHAO Y , et al. Reliability evaluation model of distribution network incorporating centralized feeder automation[J]. Electric Power Automation Equipment, 2017, 37 (5): 129- 135.
11	曾照新. 配电网馈线自动化技术研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2013.
	ZENG Z X.Research on feeder automation technology of distribution network[D].Changsha: Hunan University, 2013.
12	柳影. 广西馈线自动化保护整定方法研究[D]. 南宁: 广西大学, 2016.
	LIU Y.Research on automatic protection setting method of feeder in Guangxi[D].Nanning: Guangxi University, 2016.
13	张波, 吕军, 宁昕. 就地型馈线自动化差异化应用模式[J]. 供用电, 2017, 34 (10): 48- 53.
	ZHANG B , LÜ J , NING X . Local feeder automation differential application model[J]. Distribution & Utilization, 2017, 34 (10): 48- 53.
14	栾文鹏. 基于分布式保护的网络式馈线配电自动化系统[J]. 供用电, 2010, 27 (4): 5- 9.
	LUAN W P . Network feeder distribution automation system based on distributed protection[J]. Distribution & Utilization, 2010, 27 (4): 5- 9.
15	顾水福, 张媛, 陈西颖. 主动配电网规划方法研究[J]. 发电技术, 2018, 39 (3): 220- 225.
	GU Y F , ZHANG Y , CHEN X Y . Research on the planning method of active distribution network[J]. Power Generation Technology, 2018, 39 (3): 220- 225.
16	林霞, 时永, 李强, 等. 基于DG接入的配网自动化系统保护策略的研究[J]. 电力系统保护与控制, 2016, 44 (13): 137- 144.
	LIN X , SHI Y , LI Q , et al. Research on the protection strategy of distribution automation system based on DG access[J]. Power System Protection and Control, 2016, 44 (13): 137- 144.
17	宋晓东. 逆变型分布式电源对馈线自动化的影响与应对措施研究[D]. 济南: 山东理工大学, 2018.
	SONG X D.Research on the influence of inverter distributed power supply on feeder automation and its countermeasures[D].Jinan: Shandong University of Technology, 2018.
18	肖小兵, 黄亮亮, 王宇, 等. 分层备用保护型馈线自动化技术研究[J]. 电力系统保护与控制, 2018, 46 (7): 164- 180.
	XIAO X B , HUANG L L , WANG Y , et al. Research of distributed feeder automation with level and protective backup[J]. Power System Protection and Control, 2018, 46 (7): 164- 180.

[1]	刘建伟, 李学斌, 刘晓鸥. 有源配电网中分布式电源接入与储能配置[J]. 发电技术, 2022, 43(3): 476-484.
[2]	周保中, 刘敦楠, 张继广, 李忆, 徐尔丰, 毕圣. “风光火一体化”多能互补项目优化配置研究[J]. 发电技术, 2022, 43(1): 10-18.
[3]	李靖, 王志和, 倪浩. 基于改进下垂控制的直流微网运行研究[J]. 发电技术, 2021, 42(6): 765-774.
[4]	黄彦彰, 周宇昊, 郑文广, 王明晓. 产业园区新型多能联供综合能源服务研究[J]. 发电技术, 2021, 42(6): 734-740.
[5]	侍园园, 董聪, 王文超, 朱行, 黄永丽, 丁铭, 杨鹏. 基于液态介质的温差发电串并联实验与仿真研究[J]. 发电技术, 2021, 42(5): 614-621.
[6]	彭超逸, 张昆, 胡亚平, 聂涌泉. 动态监测系统在电力市场环境下的应用[J]. 发电技术, 2021, 42(5): 595-603.
[7]	杨继鑫, 王久和, 王勉, 王振业. 基于无源控制的光储直流微网虚拟惯性控制策略研究[J]. 发电技术, 2021, 42(5): 576-584.
[8]	汲国强, 吴姗姗, 谭显东, 单葆国. 2021年我国电力供需形势分析及展望[J]. 发电技术, 2021, 42(5): 568-575.
[9]	赵春生, 杨君君, 王婧, 段立强. 燃煤发电行业低碳发展路径研究[J]. 发电技术, 2021, 42(5): 547-553.
[10]	唐婧怡, 楚帅, 葛维春, 李音璇, 刘闯. 电极式电制热与传统制热的差异及其在碳中和的应用前景[J]. 发电技术, 2021, 42(5): 525-536.
[11]	宗昌盛, 高庆忠, 何雨桐, 杨柏. 混合式永磁调速器导体转子振动影响因素分析[J]. 发电技术, 2021, 42(3): 389-394.
[12]	宣文博, 李慧, 刘忠义, 孙业广, 侯恺. 一种基于虚拟电厂技术的城市可再生能源消纳能力提升方法[J]. 发电技术, 2021, 42(3): 289-297.
[13]	吴涛, 梁浩, 谢欢, 史扬, 赵焱, 张广韬. 励磁系统控制关键技术与未来展望[J]. 发电技术, 2021, 42(2): 160-170.
[14]	卢昕, 陈众励, 李辉. 基于自抗扰控制的直流微电网双向Buck-Boost变换器控制策略研究[J]. 发电技术, 2021, 42(2): 193-200.
[15]	朱建华, 李振清, 许立长. 基于随机子空间方法的光伏变流器模态识别和分析[J]. 发电技术, 2021, 42(2): 201-206.