适应高比例分布式电源接入的配电网保护关键技术研究进展-国网湖北电科院_39页_16mb

报告摘要

适应高比例分布式电源接入的配电网保护关键技术研究进展总结

核心内容

随着“双碳”目标的推进，高比例新能源接入电力系统已成为必然趋势。配电网正从传统的无源网络向有源网络转变，潮流方向由单向变为双向，负荷结构和特性发生变化，源荷边界模糊化，对配电网保护提出了新的挑战。新型电力系统以确保能源电力安全为基本前提，以满足经济社会发展电力需求为首要目标，以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务，以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台，技术创新和体制机制创新为基础保障。

主要观点

配电网将演化为分布式资源高渗透接入、柔性负荷参与互动的“新型局域电力系统”。
配电网保护需适应分布式电源接入带来的电气量特征变化，包括短路电流的助增与助减作用、潮流双向性、负荷结构变化等。
保护系统需兼顾供电可靠性与安全性，避免因分布式电源接入导致保护误动或拒动，同时实现故障快速定位与隔离。
防孤岛保护需兼顾系统扰动下的穿越能力与故障时的快速脱网能力，避免因过度灵敏导致系统稳定性受损。
重合闸与馈线自动化需与分布式电源保护配合，提升供电恢复速度与系统安全性。

阶段性研究进展

第一阶段：线路侧保护可靠动作与分布式电源可靠脱网

目标：实现线路侧保护可靠动作切除故障，同时分布式电源可靠脱网。

关键技术1：多级方向电流保护方法

针对多类型分布式电源（DG）多点并网，采用多级方向电流保护方法。
出口保护配置三段式方向电流保护，分段、分支、分界保护配置两段式方向电流保护。
通过正序阻抗角差异的方向闭锁元件，实现故障方向的准确判断。
仿真分析表明，改进后的保护方法能有效避免误动或拒动，提升保护可靠性。

关键技术2：就地型自适应重合闸技术

提出就地型自适应重合闸方法，通过检测母线侧电压和防孤岛保护动作时间，调整重合闸动作时间。
不依赖通信网络，无需增加线路侧电压互感器，具有良好的经济性和可实现性。
提升重合闸成功率，保障供电可靠性与系统安全。

关键技术3：防孤岛保护与方向保护结合

对集中型馈线自动化，需结合方向保护与防孤岛保护，避免误告警。
在主站定位故障区域前，确保分布式电源可靠脱网，防止注入电流影响故障判断。

关键技术4：适用于VSG并网逆变器的孤岛检测方法

针对虚拟同步发电机（VSG）型分布式电源，采用dq坐标系下电压相位变化率检测方法。
在VSG有功环中加入角速度误差负反馈，降低孤岛检测频率死区范围。
实现快速、准确的孤岛检测，避免因频率变化导致误脱网。

关键技术5：防孤岛保护定值自适应配置方法

在PCC处配置两套定值：高灵敏度定值组用于快速脱网，低灵敏度定值组用于系统扰动下的穿越运行。
通过频率变化率特点选择定值组，实现故障时快速切除，扰动时稳定运行。

第二阶段：故障后分布式电源最小化脱网

目标：实现故障后分布式电源最小化脱网，保障系统稳定性与供电恢复效率。

关键技术1：故障精准定位与隔离技术

采用对等通信技术（如5G、光纤差动）实现故障区段的精准识别。
故障区段内分布式电源快速脱网，非故障区段保持运行，发挥主动支撑作用。
有效避免非故障区段分布式电源的不必要脱网，提升系统经济性。

关键技术2：系统扰动与故障状态辨识技术

研究配电网故障、系统扰动及孤岛运行状态的电气量变化规律。
明确PCC、POC处电压、电流的时频变化特征，提出三种状态的辨识方法。
为配电网故障识别、孤岛检测、系统扰动区分提供理论依据。

关键技术3：防孤岛保护定值组选择性投入

采用两套防孤岛保护定值组，根据系统运行状态选择投入。
高灵敏度定值组用于线路故障或孤岛运行时快速脱网。
低灵敏度定值组用于系统扰动时穿越运行，提升系统稳定性。

关键信息

高比例新能源接入：预计2030年新能源成为第一大电源，2060年成为电量主体。
配电网形态变化：从单一电能配置平台演变为资源配置平台，包含电、冷、热、气等多元要素。
保护技术挑战：包括线路侧保护动作可靠性、重合闸成功率、馈线自动化误动作、防孤岛保护与故障穿越的矛盾等。
研究进展：提出多级方向电流保护、自适应重合闸、防孤岛与方向保护结合、VSG孤岛检测、定值自适应配置等关键技术。
未来趋势：第一阶段以线路侧保护可靠动作和分布式电源可靠脱网为主；第二阶段将实现故障后分布式电源最小化脱网，适应有源配电网发展。

小结

当前研究主要围绕配电网在高比例分布式电源接入下的保护问题展开，重点解决线路侧保护、重合闸与馈线自动化配合、分布式电源侧防孤岛保护与故障穿越之间的矛盾。第一阶段以保护可靠性和脱网安全性为主，第二阶段则聚焦于提升系统经济性与灵活性，实现故障后最小化脱网。研究为新型电力系统的构建提供了关键技术支撑，推动配电网向智能化、柔性化方向发展。

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