DFIG接入配电网的工频故障分量距离保护应用研究罗要云宁爱林罗媚媚摘要：DFIG接入配电网后，由于有了助增电流的影响，使得原有电流保护和距离保护都不再实用。本文分析了考虑低电压穿越时，DFIG接入配电网的工频故障分量距离保护，结果表明，DFIG接入对工频故障分量距离保护没有影响。同时分析了实际应用过程中存在的问题，提出应用保护安装处电压突变量进行比较的判据，并通过仿真验证该理论的正确性。关键词：DFIG；低电压穿越；工频故障分量距离保护；保护安装处；电压突变量；仿真DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2019.12.1550引言近年来，风力发电以其投资省、能耗低、清洁环保[1]等优势在新能源发电中迅速发展起来。风力发电有很大一部分是通过分布式方式接入配电网，传统的配电网保护通常按照辐射型网络结构进行配置，采用的保护方式多为三段式电流保护。风力发电机组接入以后，配电网络就从传统的单一辐射型网络转变成多电源网络，当配网发生短路故障时，配电网的潮流方向、故障电流的分布发生了根本性变化，这将导致原有的继电保护配置存在误动和拒动的可能[2]。为了保证配电网络安全可靠地运行研究风力发电接入配电网后继电保护的配置，具有非常重要的现实意义。1风力发电接入配电网对继电保护的影响传统的配电网是单辐射型的，电流以一个方向流动，通常配置的为简单的三段式电流保护，当配电网接入逆变型电源，如风力发电机组以后，电网形式就从单一电源转变成为多电源形式，此时，电流的流向是多向型的，同时电流的幅值也随DFIG的容量、接入位置等变化而变化。距離保护具有不受运行方式影响的优点，而且距离保护中的方向阻抗圆特性具有特定的方向性，使得它在分布式电源接入配电网的应用中受欢迎[3]-[7]，但是传统的距离保护Ⅱ段须与下级线路Ⅰ段相配合，以图1为例，保护1的Ⅱ段的整定值在DFIG接入配电网之前，它的整定值，此时，当DFIG接入以后，如不改变整定值，当在保护1的Ⅱ段末端发生短路时，在保护1所测到的阻抗为：由于有DFIG接入配电网，这时，，就会使保护1测得的阻抗增大，这样就有可能在保护1的保护范围内拒动，保护2却误动的情况产生，当根据接入的DFIG重新整定时，必须要考虑分支系数，分支系数中电流与DFIG的容量和出力有关，但实际运行中，DFIG的出力还与风速有关，风速的不可控因素导致不确定，所以传统的距离保护应用到DFIG接入的配电网存在局限性。2基于工频故障分量距离保护的原理基于工频故障分量距离保护基本原理如图2所示。当电网发生故障时，根据叠加原理可将故障状态分解为正常负荷状态和故障附加状态[9-10]，其中故障附加状态如图2（a）所示，即在故障点引入一个与故障前电压幅值相等、相位相反的电压源[8]，从而在短路附加状态网络产生故障分量的电流和电压。如图2（a）所示，K1、K2为正、反方向两个故障点，分别对应于电压源。图中Y点为距离保护整定点，是保护安装处到整定点的阻抗值，为正方向保护范围内故障时阻抗值，为系统电源内阻抗。保护安装处M所测量到的电压、电流突变量分别为ΔU、ΔI。根据图2中各电气量的正方向，补偿到保护范围末端Y点处的突变量电压为：（1）正反向故障情况。从图2可以看出，当保护范围内发生正方向故障时，存在如下关系：从而得到：此时故障点处的突变量电压为：对比可以知道，在正方向保护区内发生故障时，则；同理，可以推得在正方向保护区外故障时，则。（2）反方向故障情况。从图2短路附加状态图可以看出，当故障点发生在反方向K2时：，从以上分析可知，判别正反向故障时，只需判别与的关系即可，当在正向故障时，短路点在M母线右侧，；反向，则短路点在M母线左侧，因此，基频故障分量距离保护的动作条件就是。3DFIG接入配电网的基频分量距离保护作为目前的主流风电机型之一的双馈感应发电机（doublyfedinductiongenerator，DFIG），通常在电网故障时，要求风电机组具备低压穿越能力（LowVoltageRideThrough，LVRT）[11-12]。当风电场并网点电压跌落时，在一定电压跌落范围内，风场能够维持并网运行，甚至向电网供给部分无功功率和电压支撑，直到电网恢复，从而“穿越”整个低电压区段的时间[13]。在故障发...