含dg配网智能电流保护研究.doc

毕业设计(论文)报告 院（系） 电气工程学院 专 业 电气工程及 其自动化 设计（论文）题目 含DG配网智能电流保护研究 起 止 日 期 2012年3月05日2012年6月10日 设 计 地 点 动力楼117 Study on the distribution network adaptive over- current protection A Dissertation Submitted to Southeast University For the Academic Degree of Bachelor of Engineering ByYUAN Ru-longSupervised byProf. LU Yu-pingSchool of Electrical EngineeringSoutheast UniversityMay,2012摘要摘 要 能源是人类社会存在和发展的物质基础，然而近年来，随着发展的加速，人类对能源的需求越来越大，一次能源面临枯竭，生态环境亦遭受破坏。为了应对能源的潜在危机和生态环境的不断恶化，许多国家在进行能源结构的调整过程中，将分布式电源放在了相当重要的位置上，分布式电源作为一种高效、可靠、环保的发电方式，在世界各地已得到了迅速的发展。然而，大量分布式电源接入配电网，会对配电系统的继电保护产生深刻的影响：中国城乡大多数的配电网仍以单电源放射状链式结构为主，当前配网的保护也是以此为基础进行设计的。分布式电源的接入，将会改变传统配电网络的拓扑结构和潮流方向，使配电网的运行变得更加的复杂多变，原有继电保护设计整定的基础发生了改变，使得原有的的三段式电流保护的整定配合变得十分困难，会出现灵敏度降低、拒动、误动等一系列问题，给电力系统的安全、稳定运行带来了极大的隐患。因此研究DG对传统配电网三段式电流保护带来的影响以及提出应对策略，对未来分布式发电技术的应用和发展具有非常重要的意义。本文以典型10kV配电网为例，首先从分布式电源的接入位置、数量、故障点位置、接入容量等因素出发，考虑接入DG对配电网可能产生的影响进行定性分析，针对分析结果，提出一种针对含DG的配电网智能电流保护方案。该方案基于相邻线路的通信来实现故障路段的识别，通过部分保护加装方向性元件，和断路器实现故障段的切除，以此为基础，并考虑多DG的情况，对保护装置的整定值进行重新修改整定，并计算基于该保护方案约束条件的DG的最大准入容量，最后，通过matlab软件进行仿真，验证方案的可行性。关键字：分布式电源（DG）；配电网；三段式电流保护；准入容量IIAbstractABSTRACTEnergy is basis for the existence and development of human society. However, these years, with the accelerated development of our society, our need for energy is increasing greatly. To make matters worse, the primary energy is dying up and ecological environment is also destroyed. So, in response to the potential energy crisis and destroyed ecological environment, the Distributed Generation is predicted to play a quite important role in the power system because of its high efficiency, environmental-friendly, and reliable during the adjustment of energy structure in many countries. So far, the distributed generation has been rapid developed around the world. However, with the interconnection of a large number of distributed generation to distribution network, it will have a profound impact on the protection of distribution systems. Most distribution systems especially rural systems are operated in a radial configuration supplied by one generation, and the protection of distribution systems are based on this configuration. The access of distributed generation, will greatly change the topology of the distribution network, and will make the power flow in multiple directions, which will deeply affect distribution network operating and controlling to make it more complex. The basis of the original protection design has changed, which makes original protection system no longer applicable or bring traditional protection system new problems, such as sensitivity decrease, mis operation and malfunction, which will bring great risks to power system safe and stable operation. therefore it is very necessary to analyse the influence of the distributed generation to the distribution network protection and propose coping strategies，which is of great significance for the application and development of distributed generation technologies.This paper establishes a typical 10kV distribution network, and based on this,it analyses how different location, capacity, quantity of distribution generation and fault location and other factors affect the traditional distribution network protection. And against the results, it proposes intelligent protection schemes in the light of the traditional distribution network including DG. The program is based on computer or communication to collect information between adjacent lines to achieve the identification of fault sections, then by mainly installing the direction elements and circuit breakers to cut off the fault sections. As a basis, considering more DGs interconnection, it needs to modify partial protection settings, and calculate the maximum capacity of DG allowed to interconnect to the distribution network. And finally it uses MATLAB to simulate and verify the feasibility. KEY WORDS: distributed generation; distribution network; 3-sectional current protection; penetration level;目录目 录摘 要IABSTRACTII目 录IV第一章 绪论11.1研究背景与意义11.1.1分布式电源应用的意义11.1.2分布式电源应用现状11.1.3课题研究的意义31.2分布式电源技术的国内外研究现状31.2.1DG对传统配电网三段式电流保护的影响研究31.2.2针对接入DG的配电网保护的对策研究41.3论文的主要工作4第二章 分布式发电技术与配电网继电保护介绍52.1分布式发电的定义及特点52.2分布式电源的种类52.2.1光伏发电（PV）52.2.2风力发电（wind power）52.2.3小型水力电发电62.2.4燃料电池（fuel cells）62.2.5微型燃气轮机（micro-turbine）62.3 分布式电源的准入容量的定义62.4配电网继电保护62.4.1继电保护的基本原理及组成62.4.2三段式电流保护原理、整定原则及特点7第三章 分布式电源接入对传统配电网电流保护的影响研究和分析113.1建立典型配电网模型113.1.1 建立典型10kV配电网113.1.2 参数设置113.2对未接入DG配电网模型计算并分析合理性123.2.1三段式电流保护整定值计算123.2.2仿真验证153.3分析DG接入位置、数量和故障点位置对配电网继电保护的影响分析163.3.1母线C处接入单DG（具体定性）分析163.3.2母线A处接入单DG分析213.3.3母线B处接入单DG分析223.3.4接入多DG分析.223.4分析传统保护对DG接入容量的限制233.4.1定性分析单DG的准入容量问题233.4.2分析多DG的准入容量问题303.5总结32第四章 含DG配网智能电流保护方案研究与论证334.1基于邻线通信配合的故障线路判别方法334.1.1基于邻线通信配合的故障线路判别方法说明334.1.2以一含DG配网模型为例说明通信与保护间的配合实现334.1.3 方案优势分析说明344.2 基于上述方案各母线处接入DG后准入容量计算354.2.1 母线C处接入DG的准入容量的计算354.2.2 母线A处接入DG的准入容量的计算364.2.3 母线B处接入DG的准入容量的计算364.3 仿真论证374.3 总结分析41第五章 结论与展望425.1结论425.2展望42致 谢44参考文献：45IV第一章 绪论第一章 绪论1.1研究背景与意义1.1.1分布式电源应用的意义能源是人类社会赖以存在与发展的物质基础。在人类历史的进程中，由煤炭、石油和天然气等化石燃料组成的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而近些年来，人类社会发展日益加速，无论是在工业，农业，还是第三产业服务业，高新技术产业，都是处于人类历史上空前发展最快的一个阶段。社会的发展提高了人类的生活水平，大大加强了社会生产力，同时对能源（如煤，石油）的需求和使用也大幅提高。尤其是我国，能源结构以煤炭为主，煤炭在我国一次能源构成中占70%以上，也是大气污染的主要来源，我国GDP每年以10%的速度发展，在高速增长的经济环境下，能源消耗急骤增加，我国的能源工业面临着经济增长与环境保护的双重压力。全球能源现状就是：一次资源面临枯竭，全球能源形势比较严峻；同时化石燃料的大量使用，也造成了生态环境的不断恶化。为了应对能源的潜在危机和生态环境的不断恶化，欧美日等许多发达国家在进行能源结构的调整过程中，将分布式电源放在了相当重要的位置上。在我国，也面临着同样的问题，节约能源, 提高能源利用效率, 尽可能多地用洁净能源替代高含碳量的矿物燃料,也是我国能源建设遵循的原则。大力开发太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源利用技术将成为增加能源供应及减少环境污染的重要措施之一。尤其是我国的以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的集中式供电网的规模迅速膨胀，这种发展所带来的安全性问题已经不容忽视，对环保的要求亦不能满足：我国西部地区地广人稀, 经济与东部相比还很落后, 地区负荷小而分散, 要在广大的西部地区完全采用具有一定规模的、强大的集中式供配电网络需要巨额的投资和很长的时间周期, 能源供应问题已经严重制约了这些地区的经济发展和人民生活质量的提高, 必须采用分布式电源与集中网络相结合的供电方式。我国广大西部地区蕴含丰富的可再生能源(如风能、太阳能等) , 太阳能及风能的开发利用居全国之首, 具有发展分布式电源技术的客观条件。因此, 大力发展该项技术对保证广大西部地区的能源供应、促进经济快速发展具有重要意义。另外，大型互联电网的故障容易扩散，从而导致大面积停电。大电网中某处故障所产生的扰动可能会对整个电网造成较大影响，严重时可能引起大面积停电甚至是全网崩溃，造成灾难性后果。由此可以看出，建设分布式电源作为大电网的辅助和补充，既可以提高系统的经济性、安全性、可靠性和灵活性，同时也满足了可持续发展的要求，大大减轻环保的压力。为此，在布鲁塞尔成立的国际热电联产机构(ICA)预言：DG 将成为21 世纪电力工业的发展方向。1.1.2分布式电源应用现状到目前，分布式电源在世界各地已经得到了迅速的发展，如风电、太阳能等新能源在欧洲的电网份额到2020年将会超过20%，很有可能达到30%-35%。在美国，容量为1kW到10MW分布式电源发电和储能单元正在成为未来分布式供能系统的有用单元，分布式电源的诸多优点，完全可以满足工业、商业、生活等一系列的要求，预计几年后，新一代的微汽轮机(10250kW)可以完全商业化，为调峰和小公司余热发电提供了新机会。据估计，下一个10年后，美国的分布式发电市场装机容量估计每年将达51096109W，为解决这个巨大的缺口，美国能源部提出了以下几个涉及分布式发电技术的计划，包括燃料电池、分布式发电涡轮技术、燃料电池和涡轮的混合装置等。可以预料，在不久以后，分布式发电技术将在美国得到相当的发展。在我国，分布式电源的发展起步较晚，但在近几年的发展中也取得了很大的成绩。风能、太阳能、生物能等可再生能源潜力巨大，尤其是西北部地区，风力资源极为丰富，像内蒙古已形成了1亿kw.h的年发电量，并外送北京等，有效减轻当地的能源问题和环境负担。当然在分布式发电技术中应用最为广泛、前景最为明朗的，还应该首推热电冷三联产技术，因为对于中国大部分地区的住宅、商业大楼、医院、公用建筑、工厂来说，都存在供电和供暖或制冷需求，很多都配有备用发电设备，这些都是热电冷三联产的多目标分布式供能系统的广阔市场。天然气进京和“西气东输工程为发展小型热、电、冷联产开创了新的机遇。燃气冷热电联产作为合理利用天然气的最佳方式之一，已经在北京、上海、广州等城市开始发展，并建立了一批试点项目。光伏发电的容量可任意组合，最适合分散使用。由于光伏发电成本高，大型集中式光伏发电站的经济性比较差，因此主要用于人口分散地区的离网独立发电和城市与建筑物结合的并网发电，最典型的就是屋顶光伏发电。近年来，欧盟、美国和日本等国家的并网光伏发电发展很快。2000年以来，并网光伏发电的新增容量已经超过了离网的分散光伏发电。目前中国的光伏发电主要还在远离大电网的偏僻地区作为分散电源应用，最近建成了一些城市并网光伏发电的示范项目，城市建筑光伏发电的应用市场也将逐步扩大。光伏发电小型分散的特点与分布式发电的特征一致。预计到2020年，中国无电地区分散电源、商业用途分散电源和城市并网型光伏发电的总量可达到100万千瓦。我国小水电的容量范围一般是5万千瓦以下的小型水电站。小水电资源分布广泛，有些与大电网并联运行，有些分散独立运行。基本上以满足当地电力需求为主，大部分属于分布式发电。另外许多地区人口分散，电力消费水平低，可以用微水电解决电力供应，微水电也是典型的分布式发电。小水电和微水电供电可节省大电网供电的远距离输电线路投资，减少电力损耗，提高能源利用效率，对电力消费总量很低的偏远山区而言，不失为一种经济合理的供电方式。我国小水电资源极其丰富，可开发量约13亿千瓦，居世界首位。到2002年底，小水电装机达到3104万千瓦，向边远地区提供了大量廉价的电力。2003年启动的“小水电代燃料工程，将进一步推动我国小水电的发展。国家计委于2002年启动的“送电下乡”工程，也是利用可再生能源发电来解决西藏、青海、四川、新疆等西部省(区)边远地区的生活用电问题。2007 年8 月国务院审议通过了可再生能源中长期发展规划，规划中指出要充分利用水电、沼气、太阳能热利用和地热能等技术成熟、经济性好的可再生能源，加快推进风力发电、生物质发电、太阳能发电的产业化发展，逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例，力争到2010 年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%，到2020 年达到15%。可以预见，在未来10 年甚至更长的时间，以风电、生物质能发电、太阳能发电为代表的分布式电源技术将迎来前所未有的快速发展阶段。风力发电已经发展成为除水力发电之外最可靠和清洁的发电方式。它不消耗物质资源；不污染环境；建设周期短；而且安装一台便可投产一台，装机规模灵活，为筹集资金带来便利；运行简单，可完全做到无人值守；实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风场约1的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用；对土地的要求低，在山丘、海边、荒漠等地形条件下均可建设。一般作为分布式电源的风力发电机组都是微型或小型的。在小型风电机组的生产和应用方面，我国进步很快，以15万台拥有量居世界首位。1.1.3课题研究的意义分布式电源的接入，这些具有间隙特征、刚性特征的新能源对电力系统的安全、稳定运行带来了极大的隐患，它们使传统的单电源辐射状配电网变为多源网络，也即改变了传统配电网络的拓扑结构和潮流方向等，使得原有的电流保护在DG配网上不能很好地适应，分析电流保护由于环境和条件的变化对选择性、可靠性和灵敏性带来的影响，可以为提高系统故障保护在故障时的应变能力和新能源的在电力系统动态稳定时的能力打下良好的基础，也为分布式发电技术的发展打开更为广阔的空间。1.2分布式电源技术的国内外研究现状1.2.1DG对传统配电网三段式电流保护的影响研究传统配电网主要为单电源放射状链式结构，这种结构的网络有许多的优点，比如接线可靠，整定容易，扩容也简单等。当分布式电源接入后，将会改变原有配电网络的拓扑结构和潮流方向，使配电网的运行变得复杂多变，使得原有的阶段式电流保护的整定配合变得十分困难，甚至无法按照规程要求进行整定，也就无法起到应有的保护作用。文献【7】【18】【19】【20】针对分布式电源从配电网上的接入位置等因素，分析了分布式电源对配电网短路电流分布和速断电流保护的影响。可以看出，分布式电源的接入位置和容量等对短路电流的分布和大小有明显的影响。文献【8】中Barkeretal对各种类型分布式电源的故障电流注入能力进行了研究，最大的故障电流注入能力可以达到1000%。如下表所示： 表 1-1 不同类型DG的故障电流注入能力DG类型故障电流注入能力换流器100%400%.持续时间取决于控制装置同步电机500%1000%.逐渐衰减到200%400%感应电机500%1000%.在10个周波内衰减至可忽略而文献【9】则主要从保护配合性方面对分布式电源的接入容量进行了分析考虑和限制。首先它推倒单个分布式电源的接入容量要求，继而又推广到多个分布式电源接入时保护对其容量的约束并对多个分布式电源的容量范围进行了理论探讨。文献【10】则从动态仿真的角度分析了DG的接入对配电网短路电流的影响。1.2.2针对接入DG的配电网保护的对策研究分布式电源接入配电网后，国内外很多的专家学者对此做了大量的分析工作，对现有配电网电流保护提出改进措施或运用其他原理提出一些新思路、新方案。针对分布式电源所在线路的上游或相邻馈线发生故障，保护装置流过反向故障电流可能发生误动的情况，文献【11】提出将某些线路的保护装置改为方向性电流保护，哪些线路需要加装方向性电流保护则需要取决于流过其保护装置的反向故障电流幅值。文献【12】提出一种考虑配电网保护动作和分布式电源短路电流衰减特性影响的DG准入容量的分析方法。分析了在满足保护可靠性前提下的DG准入容量的问题。得出：在不改变配电网原有保护配置的情况下，DG的准入容量很小。对此，它提出了一种仅仅少量改动原有配电网保护就能有效提高DG准入容量的方法。文献【23】针对分布式电源的准入容量问题，提出计及短路电流约束的准入容量计算原理和模型。而文献【24】则针对如何在保护现有保护的协调性的前提下接入最大容量的分布式电源问题，建立了乐观和保守估计条件下的准入容量数学模型，介绍了至少准入容量的计算方法。文献【13】提出一种基于广域保护原理的保护方案。它通过测量故障电流来判断识别故障发生的线路段。1.3论文的主要工作分布式电源接入配电网后，会对传统配电网电流保护产生影响。本文通过对这些不利影响的分析，根据得出的结论，提出适合于含有DG配网的智能电流保护方案。主要工作有以下几个方面：第一章 对分布式发电做简单的介绍，并简要阐述了当前配电网说使用的保护的基本原理、整定原则和各自特点等。第二章 建立一个典型的10kV配电网模型，以此为基础，从接入分布式电源的位置、数量和故障点位置等方面分析其对传统配电网电流保护的影响，并定性分析了分布式电源准入容量的问题，考虑了在保护不发生误动、拒动等约束情况下的分布式电源注入容量的范围。第三章 针对上述DG对配网的影响分析结果，提出适合于含DG配网的智能电流保护方案。主要是通过对部分线路加装方向性判别元件和断路器，通过设备采集各线路段的信息，综合分析相邻线路的故障信息来判断故障点位置并实现切除故障段。最后通过matlab仿真进行验证。第四章 主要是对本文工作进行总结和展望。48第二章 分布式发电技术与配电网继电保护介绍第二章 分布式发电技术与配电网继电保护介绍2.1分布式发电的定义及特点DG指的是为了满足一些特殊用户的需求、支持已有的配电网的经济运行而设计和安装在用户处或其附近的小型发电机组，或坐落在用户附近使得负荷的供电可靠性及电能质量都得到增强、又或者由于就地应用热电联产使得效率得到提高的发电形式。与远离负荷中心依靠远距离输配的传统电源相比，DG具有如下特点：1）节能环保，污染小。由于DG大量采用可再生能源和清洁能源（如风力发电、太阳能发电和生物能源发电等），因而相对火力发电更加环保。2）提高电网的可靠性。由于DG装置与大电网的接入和断开具有相对自主性，当大电网发生故障时，可通过启动断开装置使DG与电网断开，由DG独立为用户供电。3）投资少，安装和运营具有更高的灵活性。由于容量及体积均较小，因此易于找到合适的安装地点，可以方便地为边远地区供电。同时，分布式电源多采用性能先进的中小型、微型机组，操作简单，负荷调节灵活。2.2分布式电源的种类2.2.1光伏发电（PV）太阳能光伏发电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能。光伏发电具有不消耗燃料、不受地域限制、规模灵活、无污染、安全可靠、维护简单等优点。光伏电池的输出功率受日照强度、电池结温等因素的影响，系统的频率和电压对其基本上没有影响。光伏发电容量可任意组合，最适合分散使用。因为光伏发电成本高，大型集中式光伏发电站的经济性比较差，所以光伏电池主要用于人口分散地区的离网独立发电和城市与建筑物相结合的并网发电，典型代表就是屋顶光伏发电。一般情况下，由若干太阳能电池组件按串并联方式连接形成较大容量的方阵，称为太阳能光伏阵列。但是此种分布发电技术的成本非常高, 所以现阶段太阳能发电技术还需要进行技术改进, 以降低成本而适合于广泛应用。2.2.2风力发电（wind power）风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术。风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势, 是未来能源电力发展的一个趋势。风力发电机系统按照发电机运行的方式来分，主要有恒速恒频风力发电机系统和变速恒频风力发电机系统两大类。恒速恒频风力发电系统一般使用同步式或者笼式异步式作为发电机，通过定桨距失速控制的风轮机使发电机的转速保持在恒定的数值继而保证发电机端输出电压的频率和幅值的恒定，其运行范围比较窄。变速恒频风力发电系统通过变桨距控制风轮使整个系统在很大的速度范围内按照最佳的效率运行，这是当前风力发电发展的一个趋势。变速系统主要分同步发电机系统和异步发电机系统。其中同步发电机系统包括永磁同步发电机系统电励磁同步发电机系统：异步发电机系统主要是绕线异步发电机系统。永磁同步发电机是利用永久磁铁取代转子励磁磁场，其结构比较简单、牢同。永磁同步发电机变速恒频风，发电系统是通过控制一套整流逆变装置将发电机输出的变频变压交流电转换为满足电网要求的恒频恒压交流电。但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力, 还存在着一些问题有待解决。2.2.3小型水力电发电小水电通常是指小水电站及与其相配套的小电网的统称。小水电的开发方式, 可分为引水式、堤坝式、混合式和抽水蓄能式4 种。2.2.4燃料电池（fuel cells）燃料电池的工作原理是电水解的逆过程, 即通过氢和氧的化合物释放出电能, 其排放物是水蒸气。燃料电池可按电解质的性质分为许多类: 聚合电解质膜电池( PEM) 、碱性燃料电池( AFC) 、磷酸型燃料电池( PAFC) 、固体电解质燃料电池( SOFC) 和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) , 其中磷酸型燃料电池最接近商业化, 新一代的熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池则被认为最值得推荐用于电力系统的发电。燃料电池具有以下特点:(1)效率高且不受负荷变化的影响;(2)清洁无污染、噪音低; (3) 安装周期短、安装位置灵活,可省去配电系统的建设。2.2.5微型燃气轮机（micro-turbine）微型燃气轮机是指功率为数百千瓦以下的以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机。但是微型燃气轮机与现有的其它发电技术相比,效率较低。满负荷运行的效率只有30%,而在半负荷时,其效率更是只有10%- 15%,所以目前多采用家庭热电联供的办法利用设备废弃的热能，提高其效率。目前国外已进入示范阶段,其关键技术主要是高速轴承、高温材料、部件加工等。2.3 分布式电源的准入容量的定义准入容量又称为穿透功率，英语表达为Penetration Level。准入容量是指DG 接入电网后能够保证系统安全、稳定、经济、可靠地运行的DG 容量限制。电网的准入容量和很多运行参数有关，短路电流、稳定性、可靠性等。把所有的参数考虑在内计算准入容量是一个非常复杂的问题，而且结果也不一定具有普遍性，现有的准入容量计算方法主要是从单方面或某几个方面考虑DG 的容量限制。2.4配电网继电保护2.4.1继电保护的基本原理及组成1、 基本原理要完成电力系统继电保护的基本任务，首先必须“区分”电力系统的正常，不正常工作和故障三种运行状态，“甄别”出发生故障和出现异常的元件。要进行“区分甄别”就必须找到在这三种状态下的可测参量，依据不同的可测参量构成不同原理的继电保护。目前已经发现的不同运行状态下具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件的运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压和电流的比值即“测量阻抗”等。目前使用较多的保护方式有：利用流过保护器件中电流幅值的增大，可以构成过电流保护；利用短路时电压幅值的降低，可以构成低电压保护；利用测量阻抗幅值的降低和阻抗角的变化，可以构成距离（低阻抗）保护；利用每个电力元件在内部与外部短路时两侧电流相量的差别可以构成电流差动保护；利用两侧功率方向的差别可以构成方向比较式纵联保护；反应于电动机绕组温度的升高而构成的过热保护等。2、 保护装置构成一般的保护装置由测量比较元件、逻辑判断单元和执行输出元件三部分组成，如图 所示。相应输入量测量比较元件逻辑判断元件执行输出元件跳闸或信号图 2-1 继电保护装置的组成方框图3、 基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即可靠性（安全性和信赖性）、选择性、速动性和灵敏性。可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。所谓安全性，是要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，既不发生误动作。所谓信赖性，是要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不发生拒绝动作。继电保护的选择性，是指保护装置动作时，在可能最小的区间里将故障从电力系统中断开，最大限度的保证系统中无故障部分仍能继续安全运行。继电保护的速动性，是指尽可能快的切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性。继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生的故障或不正常运行状态的反应能力。2.4.2三段式电流保护原理、整定原则及特点1、 电流速断保护电流速断保护原理：对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护称为电流速断保护。为保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。以图2-2所示的接线为例。图 2-2 电流保护原理图以保护2为例，当相邻线路B-C的始端点短路时，按照选择性要求，速断保护2就不应该动作，故障应该由速断保护1动作切除。而当本线路末端点短路时，希望速断保护2能够瞬时动作切除故障，而实际上，在、两点发生短路故障时，流过保护2安装处的电流数值基本上是一样的，不可能实现在短路时保护1动作，在短路时保护2动作。为解决这个矛盾，通常都是优先保证线路的选择性，即从保护装置启动的整定上保证下一条线路的出口处短路时不启动，这又被称为按躲开下一条线路出口处短路的条件整定。整定原则：（1）动作电流整定对于保护2来说，其整定的动作电流必须大于点短路时可能出现的最大短路电流，即大于在最大运行方式下变电所B母线上三相短路时电流 (2-1)动作电流为 (2-2)为可靠系数，在1.21.3之间，这是考虑到非周期分量、实际短路电流可能大于计算值、保护实际动作值可能小于整定值等影响，选择的提高可靠性的系数。（2） 保护范围校验最小保护范围在系统最小运行方式下两相短路时出现，一般情况下，应按这种运行方式和故障类型来校验保护的最小范围，要求大于被保护线路全长的15%20%，计算公式为： (2-3)其中：电流速断保护的最小保护范围长度 线路单位长度的正序阻抗特点:电流速断保护的优点是简单可靠，动作迅速，因而获得广泛的应用；缺点是不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受到运行方式变化的影响。2、 限时电流速断保护限时电流速断保护原理由于有选择的电流速断保护不能保护线路的全长，可以考虑增加一段带时限动作的保护，用来切除本线路上速断保护范围以外的故障，同时可以作为速断保护的后备，这就是限时电流速断保护。对于图2-1所示的保护2，由于限时电流速断保护必须保护线路全长，它的保护范围必然会延伸到下一级线路中。这时候就必须避免下级线路发生故障时，限时电流速断保护误动作。为了保证动作的选择性，必须使保护的动作带有一定时限：在下级线路速断保护范围发生故障时，若下一级的速断保护经过一定时限t以后仍没有切除故障，限时电流速断保护就会起到后备保护的作用，切除故障；在本段线路发生故障时，若在速断保护范围内，且速断保护不动作，则限时电流速断保护起到后备保护的作用；若在速断保护范围之外，在一段时间后切除故障。因而限时电流速断保护能够保护整条线路。整定原则（1）启动电流整定如图2-1所示的保护1安装有电流速断保护，其启动电流计算后为，保护2的限时电流速断保护的保护范围不应超出保护1速断保护的保护范围，它的启动电流应整定为：而在实际使用时，若选择两个电流值相等，当计算的保护范围末端短路时，就会出现保护1的电流速断保护已经不能动作，而保护2的限时速断保护仍然会启动的情况。因而必须采用引入可靠性配合系数，一般取为1.11.2，则得 (2-4)（2） 动作时限的整定限时电流速断的动作时限，应选的比下级线路的速断保护的动作时限高出一个时间阶梯，即 (2-5)（3）灵敏度校验限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时，具有足够的反应能力，用灵敏度系数衡量。 (2-6)3、 定时限过电流保护过电流保护通常是指其起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。保护装置的起动电流为： (2-7)其中：可靠性系数，一般为1.151.25 自启动系数，其值大于1 电流继电器的返回系数，一般采用0.850.95第三章 分布式电源接入对传统配电网电流保护的影响研究和分析第三章 分布式电源接入对传统配电网电流保护的影响研究和分析3.1建立典型配电网模型3.1.1 建立典型10kV配电网含DG模型及其等值