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7.分布式光伏电网电力变压器的继电保护
7.1分布式光伏电网变压器（DPV-GT）保护
将DPV能量资源添加到分布或子分区级别会影响超过公共耦合点（PCC）的中继系统。通常，保护系统被设计用于传统的径向电路形成。另外的关注归因于双向功率流，增加的故障电平，安全性，电压骤升，波动和瞬态，设备额定值和自动重合闸。这些影响应用于配置的继电器保护方案。像DPV这样的分布式资源在添加到系统时，需要像DPV系统这样的分布式资源（DR）的安全可靠操作的保护。
目前，世界上大多数分配系统以径向结构运行，并且功率仅在一个方向上流动，特别是在美国和欧洲。安装DPV不会改变系统的拓扑，但是功率将在多个方向上流动。其最大的影响是对配电系统的保护。现有的保护方案是简单的，其中使用熔断器（如本章末尾的问题1所示）用于侧面保护，并且熔断器由主馈线或变电站断路器上的重合器支持。这种简单的方案并不总是与DPV一起使用。可以适应变化的配电系统配置的高级保护方案是必要的。这些将取决于在战略位置的数据的测量和这些数据与智能继电器的通信以保护系统。因此，保护将成为配电自动化的一个组成部分。大量的DPV也可能导致稳定性和频率控制问题。仅与传输系统相关的问题将变得与分布系统相关。太。因此，需要在分配系统上运行和管理微电网的新技术。
DPV-GT用于各种应用。为DPV-GT提供的保护类型取决于其千伏安（KVA）额定值及其重要性。可能提供给小型照明变压器的唯一保护可以是熔断器的形式，而连接在33KV站中的DPV-GT可能需要复杂的保护。
DPV系统保护可能会受到以下因素的影响：
1.设计用于在一个方向和单向感测中的径向电流流动的分配系统
2.星形连接的DPV-GT中的接地连接丢失
3.在现有的径向格式化的分布系统中增加DPV系统
4.在过压保护（OVP）/欠压保护（UVP）条件下的电压控制变化
5.孤岛条件
6.修订现有的自动重合闸方案
7.由于添加DPV-GT，断路器故障和时间
8.整个配电系统的稳定性
表7.1和7.2总结了变压器保护情况和各种保护方案的应用。
对于源于变压器的故障，由于上述每种原因引起的故障的近似比例如表7.2所示。因此，对于DPV方案的可靠操作，需要OVP / UVP和OVF / UFP。
TABLE 7.1
Internal and External Faults Acting on DPV-GTs
|
Internal Faults |
External Faults |
|
Phase fault |
System phase faults |
|
Ground fault |
System ground faults |
|
Inter-turn faults |
Magnetic inrush currents due to switching loads |
|
Overload: OLTC failure |
Over-voltage |
|
Over-fluxing |
Under-frequency |
|
Leakage of oil from tank |
DC bias or offset |
|
Tank and accessories |
Harmonics |
TABLE 7.2
Fault Segregation Percentage
Under-frequency 33%
DC bias or offset 10%
Harmonics 33%
Over-voltage 20%
Magnetic inrush currents due to switching loads 4%
7.2保护方案的应用
7.2.1故障主要备份
以下用于备份：相位故障，百分比差动继电器，过电流/距离，接地故障，百分比差动继电器，过电流/距离，匝间故障，瓦斯继电器和油泄漏。
7.2.2监控真实负载
变电站测量方案必须设计为监测电路和变压器的真实负载（规划可见性）。
设备不允许超负荷。不允许特殊保护（操作）跳闸方案，这可以提供更灵活（每小时）变压器负载（过载脱扣方案从来没有用于变压器）。
7.2.3直接传输跳闸（DTT）通信要求
当所提出的发电机在1.5至2.0秒内与电网系统分离时无法检测到线路部分的接地或相位故障，或者在2.0秒内无法检测到孤岛状况和跳闸时，则需要DTT。
7.3保护继电器
一些紧凑的多型继电器包含用于保护超高压/高压配电网络设施和诸如变压器，发电机和电动机的装置的必要元件，在市场上可获得并且示于图7.1通过7.4。这些可以通过应用通信功能（CC-Link）连接到监控监控系统。
不同的继电器分类如下：
1.过流继电器（OCR）：市场上有单相到三相的OCR，三相型包括接地故障保护。这些适用于在电力网络的各种接地系统上的过电流保护。
2.电压继电器：这些单元包含欠电压，过电压和接地故障过电压保护的必要元件，也可在市场上买到，也适用于配电母线保护等。
FIGURE 7.1
(See color insert) Protection relay for a fault on circuit adjacent to a DPV circuit.
FIGURE 7.2
(See color insert) Voltage relay for a fault on circuit adjacent to a DPV circuit.
3.馈线保护继电器：产品系列提供包含必要过流和接地故障保护的单元，用于非环绕电力系统的馈线保护。 一个单元可实现进料器保护。
4.用于变压器保护的偏置差分继电器：用于变压器保护的偏置差分继电器。 适用于各种类型的变压器的连接。
7.4光伏系统接地故障保护
当光伏系统安装在住宅住宅的屋顶上时，国家电气规范（NEC）要求安装接地故障保护（检测和中断）装置（GFPD）
FIGURE 7.3
(See color insert) Feeder protection relay for a fault on circuit adjacent to a DPV circuit.
FIGURE 7.4
(See color insert) Biased differential relay for a fault on circuit adjacent to a DPV circuit.
然而，地面安装系统不需要具有相同的保护，因为大多数并网系统逆变器结合了所需的GFPD。接地故障检测和中断电路通过关闭逆变器来执行接地故障电流检测，故障电流隔离和太阳能电源负载隔离。这项技术目前正在经历一个发展过程，预计将成为未来安装的强制性要求。
7.4.1孤岛考虑
随着将DPV-GT连接到电网的公用变电站的分离，站可以成功地岛。除非有目的地进行，否则不鼓励岛屿化。在这种情况下，需要包括以下中继方案：
1.数字继电器使用备用设置组进行孤岛运行
2.欠压保护，如果常规过流保护不工作，可提供延时保护
3.重新同步孤岛系统
7.4.2用于保护DPV的继电器，保险丝和线路更近的方法
除了给定分配系统之外的DPV系统可能需要定时协调以及在总体电路设计中包括定向电流继电器，因为现有分配系统中的故障可以影响并行DPV系统中的继电器的操作，这是由于快速或慢速继电器和重合闸。这种定时协调是一个重要的考虑因素，因为对于客户将有不必要的服务中断，否则不会造成服务的损失。在本章结尾的问题1中，描述了这种安排来说明这种效果。
7.4.3对保险方案的影响
DPV系统在分配方案中可以影响保险丝保存方案，仅仅使用保险丝节省，或者在串联的断路器处或通过使用线路重合器使用重合器。重新闭合有助于清除临时故障，例如树接触线路，而不会在服务中永久中断。在这种情况下，顶部保险丝位于额外的保护或分段。通过在熔断器有机会被损坏之前用上游断开装置断开线路，将这种熔断器保存在电路上用于暂时故障。然后，重合闸装置重新闭合恢复超过保险丝的功率。然而，由于DPV系统引起的故障电流的增加，DPV系统的添加会影响重合闸装置和保险丝之间的定时协调。在本章结尾的问题2中显示了说明此机制的示例。
Bibliography
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- Pettigrew, B., Interconnection of a 'Green Power” DG to the distribution system, a case study, Proceedings of the Georgia Tech Relay Conference, May 2003.
- ANSI C84.1. Electric Power Systems and Equipment—Voltage ratings (60 Hz).
第7章问题
请参见图7.5所示的电路。 如图所示，在配电电路1上发生三相接地故障。 找到由图表验证的750安培系统的贡献。 建议正确选择自动重合器和断路器，以避免断开DPV电路。
FIGURE 7.5
2852 Amps ►
#323 Amps -
SUB
CB 2
200 A closer
◄ 471 Amps
Distribution Circuit 2 with three identical DPVs as a DRs
too fast too slow
150 E Fuse
Fault on circuit adjacent to a DPV circuit.
FIGURE 7.7
Fuse-saving example with DPV system added.
2.考虑如图7.6所示的保险丝节省方案。 添加DPV系统，如图7.7所示
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