主动配电网保护方案的研究

主动配电网保护方案的研究

发表时间：2017-11-02T12:19:03.393Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：于浩然高为举

[导读] 摘要：近年来，主动配电网保护方案的研究得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对主动配电网相关内容做了概述，分析了主动配电网与传统配电网的比较。在探讨主动配电网关键技术的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就主动配电网保护方案展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

（国电南瑞科技股份有限公司江苏南京 210000）

摘要：近年来，主动配电网保护方案的研究得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对主动配电网相关内容做了概述，分析了主动配电网与传统配电网的比较。在探讨主动配电网关键技术的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就主动配电网保护方案展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：主动配电网；保护；方案；研究

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，主动配电网保护方案的关键性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对主动配电网的关键技术的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2主动配电网的概念

主动配电网的内部具有分布式或分散式能源，也具有控制和运行能力，它能够综合控制分布式能源、能够利用灵活的网络技术，从而实现潮流的有效管理。

根据2008年国际大电网会议（CIGRE）的定义，主动配电网是能够利用先进的信息、通信及电力电子技术，主动管理分布式资源，自主协调控制发电、储能装置和响应负荷，并积极消纳可再生能源。主动配电系统可以实现发电、负荷以及配电网的协调优化控制，便于满足客户需求侧响应，其发展满足可再生能源并网消纳瓶颈的重大需求和符合国家的能源发展战略部署。

3主动配电网与传统配电网的比较

主动配电网是由微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的配电系统；而传统的配电网的运行、控制和管理模式都是被动的。传统配电网由大型发电厂生产的电能，流经输电网（高压），通过配电网（MV和LV）输送给用电用户，中低压（LV）配电网是电力系统的“被动”负荷，因此配电网被称为被动配电网。在中国，即使采用配电自动化，其核心控制思路依然是被动的，在无故障的情况下，一般不会进行自动控制。现有的配电网分析计算，无论损耗、电压和可靠性，都是基于最大负荷条件或平均负荷条件而做的分析计算。因此，传统配电系统不是为大量接入分布式能源而設计的，所以大量分布式能源（DER）接入配电网后可能会带来不良的影响。

4主动配电网的关键技术

4.1 ADN的综合规划技术

传统的配网规划方法没有考虑接人分布式电源后配网可能出现的问题，其所规划的网络过于陈旧，不能充分利用各项资产。高品质的主动配电网规划必须综合考虑传统的一次网络设备、新型的智能保护开断设备、分布式能源（发电和储能）、新型配电设备（电抗器/电容）和用于构成环网的新增配电线路/馈线的综合影响。

目前，针对ADN的规划研究已取得不少突破，如综合考虑可靠性、线损、投资成本及间歇性可再生能源不确定性的动态ADN规划模型；基于进化算法并结合多场景分析，对不确定因素进行统一模型集成的规划方法等。

4.2 ADN的分层管理、分布调控技术

主动配电网的优势主要体现在分布式能源对网络运行调度的参与，而不是传统配网的简单连接。主动配电网的管理结构主要分为三层：首层采用就地控制策略，实现分布式电源、并联电容器及保护装置的快速控制：第二层采用微网、Cells等区域协调控制体系，主要负责协调区域内第一层控制装置；第三层是主动式配电网管理系统的最高级，可以实现全局的最优控制。

第三层是ADN的核心部分，其主要功能包括分布式电源的最优控制、潮流优化管理、电压质量控制等。配电管理系统通过收集电网的开关状态、网络拓扑结构、分布式能源DG运行工况等实时网络状态信号，通过全局优化管理系统计算出满足各项约束条件的有功功率及无功功率的最优化。第二层的区域协调控制功能实现对首层和第三层的协调。

4.3 ADN的运行控制技术

主动配电网的核心价值在于对配电网的主动管理，即通过引入分布式电源及其他可控资源，对其实施灵活有效的协调控制技术和管理手段，实现配电网对可再生能源的高度兼容及对已有资产的高效利用。要想实现主动式配网的高品质运行，自动化孤岛的有机集成和多重GIS系统是必不可少的技术基础。主动式配网的运行控制离不开高度的信息集成。

5主动配电网保护方案探讨研究

5.1分布式电源和储能设备对继电保护的影响研究

由于分布式电源和储能设备的接入配电网，其初始的拓扑结构将发生相应变化，同时分布式电源出力的波动性和随机性，将会引起故障电流的方向和幅值发生改变，然后导致保护误动作、拒动作、故障水平变化与非同期重合闸。中压配电网的传统故障处理方法一般并没有考虑分布式电源与储能设备接入，譬如配电网故障段自动隔离、自动重合闸以及潮流转移等基本操作，但是接入分布式电源将会影响这些操作的安全性和可靠性。由于分布式电源的接入，馈线发生故障后，若自动重合闸装置不能实现同期合闸将会破坏分布式电源，从而引起整个电力系統的震荡。

5.2隔离策略对主动配电网继电保护的影响研究

分布式电源与主电网之间的隔离策略，即主动配电网发生故障时，分布式电源与配电网之间的连接点保护动作最优化策略。根据主动配电网中故障位置的不同，可将并网点保护分为三类，即分布式电源侧的保护、系统侧的保护和反孤岛保护。根据被动式控制技术，配电网发生故障时分布式电源应退出运行，从而驱除分布式电源和储能设备对保护产生的影响；当配电网侧发生故障时，若分布式电源并网点处不动作，则在主动配电网中其分布式电源将以故障穿越模式运行，然而原有保护装置并不具备方向识别能力，从而可能引起故障长时间存在，最终导致更为严重故障。当配电网中某位置发生故障时，应根据具体情况，可允许分布式电源维持对非故障区域内重要负荷保持连