分布式發(fā)電L9 Voltage sags and Protection教材

1、分布式電源系統(tǒng)電壓暫降與LVRT Voltage Sags and LVRT in Distribution System with DG 電壓暫降與短時中斷的發(fā)生n起因n大型負載或分布式電源的起動與停運；n電力系統(tǒng)內(nèi)部故障；n雷電等自然災(zāi)害引發(fā)的故障；n與停電的關(guān)系n隨著電力系統(tǒng)的加強，暫降問題更為突出。電壓暫降與停電暫降發(fā)生示例暫降分布特性的描述暫降發(fā)生的件數(shù)電壓暫降與短時中斷的危害電壓暫降對電磁接觸器的影響電壓暫降對氣體放電燈的影響電壓暫降對微處理器類設(shè)備的影響電壓暫降對變頻器的影響相位跳變帶來的影響轉(zhuǎn)子電流與定子電流轉(zhuǎn)子電流與定子電流轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩沖擊；檢測錯誤；保護誤動；電壓暫降與短時中斷

2、的經(jīng)濟損失n一次電壓暫降或短時中斷可能造成數(shù)萬至數(shù)百一次電壓暫降或短時中斷可能造成數(shù)萬至數(shù)百萬美元的經(jīng)濟損失；萬美元的經(jīng)濟損失；n美國每年因這類電能質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失美國每年因這類電能質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失在在150億至億至240億美元之間；億美元之間；n中國撫順煉油廠每年因這類電能質(zhì)量問題造成中國撫順煉油廠每年因這類電能質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失在的經(jīng)濟損失在3000至至5000萬人民幣元之間；萬人民幣元之間；n美國美國EPRI的預(yù)測電能質(zhì)量問題的解決對應(yīng)的的預(yù)測電能質(zhì)量問題的解決對應(yīng)的市場額度在市場額度在1000億美元左右億美元左右.50%,200ms 暫降對400家企業(yè)的影響分析電壓暫降

3、與短時中斷的描述n跌落幅度: Usag；n持續(xù)時間：tsagn相位跳變：jumpEN, IEC: 90% - 1% 電壓突然降低,持續(xù)10ms-1min.IEEE: 90% - 10% 電壓突然降低,持續(xù)10ms-1min電壓暫降與短時中斷電壓有效值變化曲線05010015020000.20.40.60.811.2t(s)Vrms(volt)瞬時值錄波圖有效值計算圖電壓暫降與短時中斷的標準nCBEMAnSEMIF47-0200n對啟動電流的限制完善的標準還未形成完善的標準還未形成!電壓暫降與短時中斷的防范v減少故障數(shù)目、減少故障切除時間；減少故障數(shù)目、減少故障切除時間；v改變系統(tǒng)設(shè)計、使得當短

4、路故障發(fā)生時用戶設(shè)備處改變系統(tǒng)設(shè)計、使得當短路故障發(fā)生時用戶設(shè)備處的電壓擾動最小的電壓擾動最小; ;v提高用電設(shè)備對電能質(zhì)量問題的抵御能力提高用電設(shè)備對電能質(zhì)量問題的抵御能力; ;v在供電網(wǎng)絡(luò)與用戶設(shè)備間加裝補償設(shè)備；在供電網(wǎng)絡(luò)與用戶設(shè)備間加裝補償設(shè)備；v發(fā)揮分布式電源的作用。發(fā)揮分布式電源的作用。電壓暫降與短時中斷減緩技術(shù)SAG緩解緩解技術(shù)分類技術(shù)分類供電系統(tǒng)供電系統(tǒng)（DG)提高用電設(shè)備提高用電設(shè)備的抵御能力的抵御能力補償措施補償措施(DG)減少故障數(shù)目減少故障數(shù)目縮短故障縮短故障清除時間清除時間SSTS增大直流增大直流母線電容母線電容增大調(diào)制比裕度增大調(diào)制比裕度改變供電方式改變供電方式IP

5、SUPSDVR傳統(tǒng)技術(shù)的局限性 1）響應(yīng)速度 低；2）控制精度差 ；3）功能單一；4）造價低；5）運行維護簡單 示例：示例：分接頭調(diào)壓分接頭調(diào)壓備用自動投切備用自動投切現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)1）響應(yīng)速度 快；2）控制精度高 ；3）多功能；4）造價高；5）運行維護需要一定的專業(yè)水平 示例：示例：SSTS電壓暫降與短時中斷防范的補償措施用電設(shè)備能量處理環(huán)節(jié)信息處理環(huán)節(jié)控制UPSDVR延時跳閘分時啟動SSTSSVRDVRUPSSSTS觀看短片觀看短片!含分布式電源的配電網(wǎng)故障行為n含分布式電源配網(wǎng)故障具有新的特征n低電壓穿越（Low Voltage Ride-ThroughLVRT

6、) 的要求n孤島問題；n保護配置問題。低電壓穿越（Low Voltage Ride-ThroughLVRT)n當電網(wǎng)故障或擾動引起分布式電源并網(wǎng)電電壓暫降時，在一定跌落范圍內(nèi)，分布式電源能夠不間斷并網(wǎng)運行。n無LVRT的影響：n對電網(wǎng)n對機組n國際組織及各國相應(yīng)標準LVRT 標準示例德國E.ON Netz 公司的低電壓穿越要求LVRT 的實現(xiàn)n硬件電路：CROWBARn控制策略：n光伏逆變器的輸出電壓跟蹤控制；n風(fēng)電機組的漿葉加速控制；輸出電壓跟蹤控制示例DG短路電流與保護策略Short Circuit Current and Protection in DG System分布式電源與配網(wǎng)n傳

7、統(tǒng)配電網(wǎng)一般都是單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)，繼電保護也通常基于輻射型網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計和整定。分布式電源接入配電網(wǎng)，將會改變其特性，使之變?yōu)殡p向甚至多向網(wǎng)絡(luò)，改變配電網(wǎng)絡(luò)潮流分布變化及故障時短路電流的大小和方向。因此，分布式發(fā)電的接入對必然會對配電網(wǎng)繼電保護的性能產(chǎn)生很大的影響。 我國配電網(wǎng)繼電保護的基本狀況n我國110kV以下中低壓配電網(wǎng)多為單電源供電的輻射型網(wǎng)絡(luò)，其中性點多采用非直接接地方式，以保證單相接地故障發(fā)生時的持續(xù)供電。由于輻射型網(wǎng)絡(luò)潮流固定為單向，因此配電網(wǎng)主保護一般由階段式動作特性的電流保護擔任，于變電站處安裝三段式電流保護以維持配電網(wǎng)的安全運行。此外，由于送電線路的故障多具有“瞬時性”的特征

8、，在主饋線上安裝自動重合閘裝置，于線路斷開后再嘗試一次合閘能大大提高配電網(wǎng)的供電可靠性。DG類型與短路電流n通過逆變器并網(wǎng)的DG：n機端短路電流為額定電流的100400，持續(xù)時間取決于控制策略n具有獨立勵磁系統(tǒng)的同步DG：n短路初期幾個周期：5001000；逐漸衰減到：200400；n感應(yīng)式DG或者自勵式同步DG：n短路初期幾個周期：5001000；在10個周波內(nèi)衰減到可忽略的數(shù)值。DG對配網(wǎng)保護的影響（1）n靈敏度降低：如果一個分布式電源接在離線路末端x處，當線路末端發(fā)生短路故障后，它將向故障點送出短路電流，減少了線路保護K檢測到的故障電流值，從而降低了保護K的靈敏度。DG對配網(wǎng)保護的影響（

9、2）n相鄰線路故障，分布式電源引起所在線路保護誤動作。如果相鄰線路故障發(fā)生在距離母線較近的部分，由于分布式電源的作用，保護K檢測到的故障電流值將大于其整定值（無方向），而引起誤動作，使分布式電源所接線路無故障跳閘。DG對自動重合閘的影響n分布式發(fā)電對重合閘的影響：當分布式電源接入配電線路分布式發(fā)電對重合閘的影響：當分布式電源接入配電線路后，如果線路因故障跳閘后，所形成的孤島保持了功率和后，如果線路因故障跳閘后，所形成的孤島保持了功率和電壓在額定值附近運行，分布式電源極有可能在重合閘動電壓在額定值附近運行，分布式電源極有可能在重合閘動作時沒有跳離線路，這將產(chǎn)生兩種潛在的威脅：作時沒有跳離線路，這

10、將產(chǎn)生兩種潛在的威脅：n非同期重合閘由于電網(wǎng)電源的失去，電力孤島很難與非同期重合閘由于電網(wǎng)電源的失去，電力孤島很難與電網(wǎng)保持完全同步。在電網(wǎng)電源跳開后至重合閘時的電網(wǎng)保持完全同步。在電網(wǎng)電源跳開后至重合閘時的這段時間內(nèi)，兩者之間的相角差可能出現(xiàn)在這段時間內(nèi)，兩者之間的相角差可能出現(xiàn)在0 0一一360360之之間的任何一個位置。非同期重合閘所產(chǎn)生沖擊環(huán)流。間的任何一個位置。非同期重合閘所產(chǎn)生沖擊環(huán)流。在此電流的作用下，線路保護可能發(fā)生誤動作，而使在此電流的作用下，線路保護可能發(fā)生誤動作，而使重合閘失去了迅速恢復(fù)瞬時故障的能力。重合閘失去了迅速恢復(fù)瞬時故障的能力。n故障點電弧重燃故障點電弧重燃:

11、:在失去電網(wǎng)電源后，但故障點仍然由在失去電網(wǎng)電源后，但故障點仍然由分布式電源維持故障電流。當進行重合閘時，由于電分布式電源維持故障電流。當進行重合閘時，由于電網(wǎng)電源的作用，可能引起故障電流躍變，引起故障點網(wǎng)電源的作用，可能引起故障電流躍變，引起故障點電弧重燃，導(dǎo)致絕緣擊穿，進一步擴大事故。電弧重燃，導(dǎo)致絕緣擊穿，進一步擴大事故。DG與自動重合閘控制 IEEE Std 929-2000: 要求DG必須在2s內(nèi)檢測出孤島的發(fā)生并斷開與電網(wǎng)的連接。由于自動重合閘裝置的預(yù)定延時通常整定為0.51.5s，較孤島檢測標準的規(guī)定更快，因此即使具備反孤島能力的DG也不能保證不對自動重合閘造成影響。如果DG能夠

12、在自動重合閘之前迅速檢出孤島發(fā)生并主動停機，則自動重合閘能夠順利完成；如果DG不能在自動重合閘之前檢出孤島發(fā)生，則自動重合閘瞬間很有可能出現(xiàn)較大的沖擊電流，從而導(dǎo)致合閘失敗。自動重合閘與孤島運行自動重合閘與孤島運行DG與短路電流nDG的接入可能造成短路電流超過斷路器遮斷容量；n短路電流限值的措施：n發(fā)展高壓配網(wǎng),將低一級系統(tǒng)解列分片運行。n多母線運行或母線分段運行。n裝設(shè)線路串聯(lián)電抗器或母線分段電抗器。n采用高阻抗變壓器等設(shè)備。n安裝故障電流限制器。nDG采用定電流控制保護協(xié)調(diào)與滲透率n滲透率（準入功率）所受的限制為必須保證分布式電源接入系統(tǒng)以后，系統(tǒng)仍然能安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定地運行的電網(wǎng)最大DG接入功率。滲透率與很多運行參數(shù)有關(guān)，比如電能質(zhì)量、短路保護、可靠性等。n分布式電源的滲透率與保護的要求：在滿足繼電保護可靠動作的要求下，配電線路允許接入的單臺機組最大功率或當接入多臺機組時，在滿足保護要求的前提下，允許接入的最大安全容量。保護配置問題n保護