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摘要：随着电网中大量接入了原理各异的分布式电源，形成网络模型复杂，等值模型难以确定，运行潮流、短路故障特征均可能发生改变的主动配电网，既有的不带方向电流保护不适应多电源供电系统，在保护主动配电网稳定、可靠运行方面存在误动或拒动风险。
关键词：分布式电源；主动配电网；电流初始行波；纵联保护
引言
分布式电源接入主动配电网后，传统电流保护装置可能发生误动或拒动，文章提出了基于电流初始行波极性的纵联保护方案。该方案通过判别故障初始行波到达线路两端时产生的暂态行波的极性来确定故障区域，并采用小波变换提取故障初始电流行波极性，以提高保护动作的灵敏性与可靠性。
1概述
针对含有DG的主动配电网保护应用中，功率双向流动使得故障电流的数值和方向可能发生变化的特性，国内外专家围绕主动配电网保护做了大量研究，早期曾经提出故障发生时先切除分布式设备，遏制DG的不利影响，再按传统保护方法动作的措施，但是分布式设备的频繁投切容易造成资源浪费和设备受损，文献从光伏接入时的故障电流特征分析入手，提出改进电流保护整定方案的保护来保证动作的灵敏性，但是DG受电力电子元件限制，故障电流可能较低，保护灵敏度仍然受到限制，且仅适用于单一类型的DG。
2电流行波极性比较式纵联保护算法
2.1小波变换及模极大值
在输电线路中，三相故障电流行波之间存在耦合关系，故可采用相模变换技术对三相系统解耦。故障行波最重要的特征是初始波头的奇异性。小波变换的模极大值可以有效地表征行波信号的突变点，即行波波头。故障行波波头与小波变换后的模极大值具有一一对应的关系，可由模极大值的正负来表示行波波头极性。故障行波本质上属于非平稳时变信号，若要准确提取其所包含的故障信息，须要在时域和频域同时对信号进行处理。小波变换具有很好的时频局部化分析性能，适合于对非周期突变信号的分析
2.2保护判据与算法
根据配电网单相接地故障暂态行波特征，得到基于暂态行波的故障保护判据：母线上共有n回出线，设母线第i条出线发生单相接地故障，计算在不同尺度下，故障电流行波Ii的小波变换模极大值，配电网线路发生故障时，故障线路上的继电器检测到故障电流行波，对检测到的故障初始电流行波进行Karenbauer变换，得到解耦后的3个模量电流行波iα，iβ，iγ。对解耦得到的线模分量电流行波进行二进小波变换，并取变换后尺度4上的小波分量模极大值极性作为故障初始电流行波模极大值。如果任意一个模量的初始电流行波模极大值相同，则判断线路发生了区内故障，保护将给出报警或跳闸信号，否则保护闭锁。
3仿真分析
基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件，系统基准容量为500MV·A，基准电压为10.5kV，在每条馈线上接有额定容量为6MV·A、额定功率因数为0.85的负荷。DG采用PQ控制方式，额定容量为10MV·A。设系统在t=0.3s时，线路MN分别发生区内和区外A相接地故障，故障持续0.2s，电流故障行波的数据窗取故障发生后1ms的数据。
4主动配电网差动保护方案
在输电网中，潮流双向流动是很普通的送电形式，输电网继电保护技术很好地解决了这一问题。差动保护在输电网的线路、母线、变压器、发电机保护中广泛采用，应用很好，是一种最简单，最可靠的保护，作为以上被保护对象的主保护，已有很多文章论述，这里不再赘述。
智能变电站技术的发展，IED设备可实现同步采样，网络技术及计算机技术的发展，区域电网可实现集中式保护，本文引入输电网差动保护技术，实现主动配电网差动保护。
4.1IEEE1588（或Ｂ码）的智能变电站同步技术
智能变电站间隔层保护控制设备、过程层智能终端设备，统称智能电子设备（IntelligentElectricDevice，IED），采用IEEE1588信号、IRIG-B码信号实现了智能变电站间隔层、过程层对时微秒级精度的要求。IEEE1588对时是采用IEEE1588标准解决网络的时钟同步问题，通过网络连接的分散在测量分离节点上独立运行的时钟，同步到一个高精度和高准确度时钟上。IEEE1588对时采用分布式测量和控制精密时间协议（PrecisionTimeProtocol，PTP）对时方法。智能变电站中同步时钟装置接受GPS信号，作为主时钟源给网络交换机（支持1588对时），通过过程层网络，连接过程总线上IED作为从时钟，通过1588协议时钟同步，把智能变电站的IED同步到统一的时钟源上，1588对时网络在物理连接上需要多端口网络交换机，智能变电站中IRIG-B码对时是通过B码发生器，将GPS接收器输送的RS232数据及1PPS输出转换成IRIG-B码，通过IRIG-B码输出口及RS232/RS422/RS485串行接口输出，待对时的IED根据B码解码器，将B码转换成标准的时间信息及1PPS脉冲信号，IRIG-B对时网络在物理连接上需要多端口B码发生器。
4.2输电线路多端差动保护同步技术
基于光纤通道的电流差动保护，实现了输电线路双端差动保护的同步采样。输电线路除双端差动外，T接线路的三端差动保护也已广泛应用，利用光纤通道可实现三端差动的同步采样。在利用光纤通道构成的四端同杆并架双回线的新型继电保护中，文献[14-15]研究了同杆并架双回线的四套保护通过光纤通道环形连接，实现同步采样，构成纵差保护及横差保护。如图4所示为基于通道同步原理，（从）同步端T1采样时刻发同步命令，（主）参考端T2时刻接受到同步命令，并在T3采样时刻向同步端发参考信息，同步端在T4时刻收到参考信息，计算出通道延时及采样偏差。
4.3内置以太网络交换的主动配电网DTU同步技术
基于IEEE1588（或Ｂ码）信号的智能变电站同步技术实现智能变电站IED同步，采用多端口网络交换机，由于变电站IED距离较近，适用于变电站内的集中安装设备。环网柜是“手拉手”环网结构，距离远，为适应环网柜的“手拉手”环网连接方式，提出DTU采用内置以太网方式，即每个DTU都是个网络交换机，设置两个光以太网接口，每个光以太网接口具备一发（TX）一收（RX），实现DTU之间的“手拉手”连接。内置以太网络交换的主动配电网DTU组网方式，组网结构简单，只需电缆线路具备专用光纤通道即可。
4.4集中式线路差动与就地式母线差动
采用基于基尔霍夫电流定理的电流差动保护在高压线路保护、母线保护中广泛应用，是一种简单，理想的保护。输电线路差动保护仅需线路两侧同步电流信息，比较两侧电流实现输电线路的保护功能，母线保护根据流入流出母线电流构成的差动区域，实现母线的保护功能。根据配电网环网柜接线特点采用配置集中式线路差动与就地式母线差动方案。
结语
该保护方案可有效判断出线路区外和区内故障，具有良好的方向性，且受中性点接地方式、故障位置、过渡电阻和分布式电源投切的影响相对较小，符合保护安全性可靠性的要求。
参考文献：
[1]范明天.2009年第二十届国际供电会议综述[J].供用电，2009，26（5）：16-20.
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[3]李瑞生，鄢安河，樊占峰，等.同杆并架双回线继电保护工程应用实践[J].电力系统保护与控制，2010，38（5）：83-85.