[发明专利]针对DG并网变压器接地系统的保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对DG并网变压器接地系统的保护方法，特别涉及一种基于DG并网变压器接地方式及相关零序保护方案选择。

背景技术

分布式发电(DG)不仅在发生短路时需要保护，异常的运行条件下也需要。许多异常状况都是系统施加于DG的。这些不正常的运行条件包括过励磁、过压、不平衡电流、频率异常和当系统进行自动重合闸时产生的轴扭矩损坏。当以上情况发生时，几秒以内将发生DG损坏或发电机完全故障[1-5]。DG损坏是业主关注的问题。而供电公司普遍关心DG接入后导致的电网设备损坏。恰当的保护配置、保护方案应同时符合DG业主及供电公司双方的利益。

两种DG跳闸/恢复的方法被行业内广泛使用[5-7]。第一种恢复方法(情况1)用于DG与当地负荷不匹配的情况。此时，并网联锁保护通常跳开DG断路器。当供电系统恢复时，DG通常自动重新同步。许多供电公司需要同期继电器在主要并网点断路器进行同期合闸，以避免不同步合闸。同期继电器一般配备母线欠压逻辑，使DG所连接失压母线重合于系统。第二种并网恢复方法(情况2)用于DG大致与本地负载匹配的情况。在这种情况下，该联锁保护跳开主进线断路器。在许多情况下，石油化工、造纸行业的DG配有内部低频减载装置，DG脱网后有与其相匹配的局部负荷。

对于许多小型DG，一般不提供专门的故障反馈电流检测。只有DG对外部故障提供2-3个周波的故障电流，类似于感应电动机。通常故障后系统侧变电站断路器跳闸，小容量同步机过载时，提供的短路电流是非常小的。对于这些小型DG，仅同期继电器是并网保护必需的。而较大容量的DG会在系统故障时提供大的短路电流[7-10]，这时一般会设置专门的故障反馈电流检测和失步保护。故障发生时，DG经受故障时间越长，该DG提供给故障点的故障电流越小。对于同步机，故障电流大小取决于发电机电抗(X”d，X’d和Xd)，衰减速率取决于故障终端电压和电路开路时间常数(T”do，T’do)，因此需要同时需要考虑是否可以提供足够短路电流让过流保护正确动作。

通过以上分析，可知DG保护方案需要考虑以下三点，并同时满足以下要求：

(1)保护要同时兼顾电力系统和DG业主双方的要求，在不影响系统保护配合关系的前提下，同时还要做到不损坏系统设备及DG设备。

(2)保护方案不仅要能保证DG并网运行时的配合性，在形成孤岛运行的过程中也要能够不失去其保护功能。即保护方案同时考虑稳态运行及孤岛动态操作过程，并且在这两种状态的转换中，依然要保证其保护方案适用性。

(3)保护方案要考虑到不同DG性质时的短路电流特性，并能根据其特性选择合适的保护方案。特别是要考虑到DG所供短路电流的衰减特性，寻找一个可靠的故障判据，以准确判断其故障特征。如果判据本身存在某些盲区，要考虑采用多种判据的综合量，以期达到自适应性的保护方法。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了针对DG并网变压器接地系统的保护方法，本发明通过对DG并网变压器接地方式的选择，分析DG引入后引起的感应过电压问题及对系统保护配合关系的配合问题；通过优化保护方案，可实现抑制DG并网及脱网运行时出现的过电压，还可以利用零序量当作故障时稳定判据，制定出了一整套针对DG并网变压器接地系统的保护优化方案。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

针对DG并网变压器接地系统的保护方法，包括以下步骤：

考虑DG容量及对当地负荷的平衡能力，选择DG并网变压器即选择一次绕组不接地变压器或一次接地的并网变压器绕组；

选择一次接地的并网变压器绕组，当通过保护定值校验使系统零序保护灵敏度降低导致无法正确判断馈线末端故障时，则在并网变压器上加装重合器；

选择一次绕组不接地变压器时，采用零序过压告警。

进一步的，分布式发电连接到配网系统中，接入的电压等级范围从4～35千伏不等，并四线制系统。

进一步的，所述配网系统允许单相运行，运行电压为相电压，采用柱上变压器，带有大量的馈线负荷。

进一步的，当发生永久性相间故障时，变电站内的断路器跳开，而当DG容量与接带的负荷相近时，非故障相过压会引起柱上变压器发生磁饱和，会在饱和曲线拐点处发生，因此，断路器跳闸后，在孤岛运行方式下当地负荷会产生两倍DG容量而导致过载时，因为负荷的阻尼作用而不会产生铁磁谐振过电压，这种情况下考虑使用一次绕组不接地变压器。