電流相位變化量縱聯(lián)保護方案

許偲軒　陸于平（東南大學(xué)電氣工程學(xué)院 南京 210096）

電流相位變化量縱聯(lián)保護方案

許偲軒陸于平
（東南大學(xué)電氣工程學(xué)院 南京 210096）

電流縱聯(lián)差動保護是理論上解決分布式發(fā)電配網(wǎng)保護問題的有效手段。限制差動保護在含分布式電源（DG）配網(wǎng)中應(yīng)用的主要原因是配網(wǎng)通信自動化水平較低，采樣值同步具有較大的同步誤差，而電流差動保護相移制動能力較差，在高同步誤差前提下保護安全性較低。針對中低壓等級分布式發(fā)電配網(wǎng)，提出一種利用故障前后電流相位變化量比較的縱聯(lián)保護方案，保護信息交換對同步條件要求較低，有很強的耐受同步誤差能力。受益于中低壓配電線路的高對地容抗參數(shù)，新方案具有良好的制動性能，能夠滿足分布式發(fā)電環(huán)境下保護選擇性的需要。與傳統(tǒng)縱聯(lián)差動保護相比，最大的優(yōu)勢在于省去采樣值同步環(huán)節(jié)，相移制動能力強，實用性好。同時還提出了適用于新方案的數(shù)據(jù)獲取方法和保護啟動策略，進一步系統(tǒng)化保護方案。仿真結(jié)果說明新方案具有良好的制動性能以及耐同步誤差能力，解決分布式發(fā)電配網(wǎng)保護問題優(yōu)勢明顯。

分布式發(fā)電 電流相位變化量 縱聯(lián)保護 同步誤差 配網(wǎng)保護

0　引言

對配電網(wǎng)的保護而言，分布式電源的接入從根本上改變了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的電流保護也因此表現(xiàn)出諸多選擇性問題［1，2］。為此，IEEE 1547標準規(guī)定在沿用電流保護為主保護的分布式發(fā)電配網(wǎng)中，故障時首先隔離分布式電源（Distributed Generators，DG）［3］。同時，國網(wǎng)公司也發(fā)布了Q/GDW480—2012《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》［4］，在故障隔離DG之外，對DG滲透率做了明確規(guī)定，要求DG總?cè)萘坎坏贸^上級變壓器所供區(qū)域負荷總?cè)萘康?5%。從保護角度而言，如此低的 DG滲透率也是為了在一定程度上保證電流保護能夠安全運行。顯然，無論故障隔離DG，或者限制容量滲透率標準，都反映出傳統(tǒng)配網(wǎng)的電流保護已不適應(yīng) DG的接入，新方案的提出迫在眉睫。

分布式發(fā)電配網(wǎng)是一個多電源網(wǎng)絡(luò)，解決多源網(wǎng)絡(luò)故障切除問題最有效的方法是差動保護。事實上，差動保護或者差動保護原理框架下的廣域保護正是當前對分布式發(fā)電配網(wǎng)保護研究中最有代表性的解決思路之一［5-8］，其原因在于差動保護原理簡單，只反映被保護線路內(nèi)部信息，不受DG接入位置和容量的影響，選擇性好。但大多數(shù)方案都回避了一個核心問題，即差動保護所需的采樣值同步條件在當前配網(wǎng)中普遍不能滿足。即使少數(shù)實驗網(wǎng)絡(luò)采用EPON技術(shù)、光纖通信技術(shù)等實現(xiàn)了IEEE 1588水平的μs級同步誤差，但實際運行中很少有中低壓等級配電網(wǎng)甚至110kV、35kV的高壓配電網(wǎng)具備上述條件。站間信息交換仍多采用網(wǎng)絡(luò)時間同步協(xié)議（Network Time Protocol，NTP）技術(shù)，ms級同步誤差不可避免［9，10］。電流差動保護相移制動能力較弱［11］，而同步誤差會直接造成電流相位偏移，差動保護很容易誤操作。因此，如何在低同步環(huán)境下準確獲取電流相位信息，提升差動保護相移制動能力是本文所提方案的關(guān)鍵，也是其優(yōu)于其他分布式發(fā)電配網(wǎng)差動保護方案的關(guān)鍵。

本文首先闡述分布式發(fā)電配網(wǎng)有限通信環(huán)境下改進差動保護制動判據(jù)的方案，提出以配電線路單端故障前后電流相位變化量間接獲取兩端故障電流夾角的依據(jù)和方法，保證縱聯(lián)保護制動性能的同時適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通信自動化水平，弱化同步誤差對保護安全性的影響。其次，提出適用于低同步環(huán)境的縱聯(lián)保護啟動方案，以保證新方案計算的正確性。最后，對分布式發(fā)電配網(wǎng)進行建模仿真，證明了本方案不但能夠獲得與傳統(tǒng)電流差動保護相似的保護性能，同時具有較強的相移制動能力，耐受 ms級同步誤差的性能較強，適合在分布式發(fā)電配網(wǎng)中應(yīng)用，解決DG并網(wǎng)系統(tǒng)的故障切除問題。

1　縱聯(lián)保護改進方案

1.1差動保護相移制動能力分析

傳統(tǒng)縱聯(lián)差動保護的判據(jù)形式主要有比率制動和標積制動，對于線路MN，制動方程為式中，I.M和I.N為線路兩端電流相量；θ 為電流夾角。兩種制動方程僅表達形式不同，可以相互推導(dǎo)［12］。從判據(jù)的表達式可以看出，電流差動保護實際測量了I.M和I.N兩個電流相量，包括幅值和各自的實際相位，而計算中使用的卻是電流和相量、差相量的幅值。根據(jù)余弦公式，只要知道兩端電流相量各自的幅值和相量間的夾角，而并非相量實際角度，則有

電流幅值的準確獲取相對容易，只需準確捕捉故障狀態(tài)，受同步誤差影響有限。同步誤差對差動保護的主要影響表現(xiàn)在電流相量的相對相移，即夾角θ的誤差。

文獻［11］提出用相移制動能力表示差動保護對同步誤差的耐受能力，其對相移制動能力的定義為：假設(shè)電流互感器工作在理想狀態(tài)、未飽和、無傳變誤差時，導(dǎo)致差動保護誤動的最小相移。相移制動能力指標如圖1所示，且用角度srφ表示。

圖1　相移制動能力指標Fig.1 Parameter of phase shift restraint capacity

根據(jù)相移制動能力的定義，對于比率制動形式的差動保護制動方程式（1），當0≤K≤1時，相移制動能力指標為

式中，φsr隨 K的增大而增強，但K的增大會擴大制動區(qū)，保護的靈敏度隨之降低，可見傳統(tǒng)差動保護無法調(diào)和靈敏度和相移制動能力之間的矛盾。其原因在于以采樣值同步方法測量時，同步誤差增加則電流相量夾角θ 的偏移量隨之增加，而為協(xié)調(diào)靈敏度和可靠性，φsr可調(diào)范圍有限，不足以適應(yīng)θ 的變化范圍。即使將幅值和相位制動區(qū)分離，控制幅值制動區(qū)，只增大相位制動區(qū)域，也僅能在較小范圍內(nèi)降低夾角對同步誤差的敏感程度，治標而未治本。

1.2采樣值同步測量方式在傳統(tǒng)差動保護中應(yīng)用必要性分析

傳統(tǒng)差動保護作為主保護方案應(yīng)用在220kV及以上電壓等級輸電線路。只有在低同步誤差環(huán)境下才能夠準確測量電流相量夾角θ，這在很大程度上是由高壓輸電線路自身參數(shù)特性決定的。

電力線在系統(tǒng)等值模型中多采用如圖 2a所示的T形等效［14］電路。表1給出了高壓輸電線路容抗和電容電流參考值。很顯然線路容抗隨著電壓等級的增加而減小，但電容電流卻不斷增加。對差動保護而言，則相當于線路內(nèi)部始終存在一條大電流對地支路（見圖2a中），這會在極大程度上影響線路兩端電流相位差。即使正常運行時線路兩側(cè)負荷電流相量間也存在一定的夾角，而且有較大的角度偏移，并隨著電壓等級的增加，容抗減小，電容電流進一步增大，從而負荷電流相位差更加難以預(yù)測。圖2體現(xiàn)了這一特性，圖中各電流上標“0”表示故障前正常運行電流，規(guī)定母線流向線路為電流正方向。

表1　輸電線路單位長度參考容抗及電容電流Tab.1 Reference capacityImpedance and capacity current per unit length of transmission line

圖2　輸電線路電流相位關(guān)系示意Fig.2 Current phase relationship of transmission line

系統(tǒng)正常運行時，容抗中會流過對地電容電流I.C0，導(dǎo)致負荷電流相位相差180°-θC，如圖2b所示。故障后，設(shè)定電流相位變化量分別為ΔθM和ΔθN，由圖2d可知

式中，ΔθM和ΔθN的計算不涉及線路兩端相量同步，可由本地故障前后電流采樣序列簡單計算得出。問題在于θC并非可計算的量，只能同步采樣值以測量和的實際相位差，這同直接測量故障電流I.M和的相位差沒有本質(zhì)區(qū)別。由此可見，因為對地電容電流較大導(dǎo)致θC的存在，傳統(tǒng)電流差動保護在輸電線路上只能通過采樣值同步才能得以實現(xiàn)，同步誤差問題因此不可避免。

1.3配電線路θ 簡化計算方式

而對于 10kV及以下中低壓等級配電線路（甚至35kV配電線路），容抗要遠大于輸電線路，電容電流極小甚至可以忽略。根據(jù)國標 GB 17206—91《額定電壓 35kV及以下銅芯、鋁芯塑料絕緣電力電纜》以及某電纜廠產(chǎn)品參數(shù)，表2給出了6kV及10kV配電電纜單位長度參考容抗、電容電流和線路規(guī)定載流量。

表2　配電線路單位長度參考容抗、電容電流及載流量Tab.2 Reference capacityImpedance，capacity current per unit length and current carrying capacity of distribution line

實際線路容抗在表中對應(yīng)參考值“max”和“min”限定的范圍以內(nèi)。對比表1，若同樣以T形等效電路參數(shù)表示，則僅從單位長度參數(shù)上看，配電線路容抗已經(jīng)比輸電線路大得多。進一步考慮到輸電線路長度往往數(shù)十甚至上百倍于配電線路，相當于單條線路上輸電線路對地電容電流極大而配電線路對地電容電流極小，與線路載流量相比對地電容支路電流可忽略不計，而配電線路也近似簡化為只有串聯(lián)電阻和電抗參數(shù)，相當于θC并不存在。因此，系統(tǒng)正常運行或區(qū)外故障時，線路兩端電流相量幾乎完全相反，如圖3所示。

圖3　配電線路故障電流相位關(guān)系示意Fig.3 Fault current phase relationship of distribution line

由圖3可知，由于電容電流極小，實際計算中可認為負荷電流相位差嚴格為180°，所以因θC的存在造成輸電線路兩端電流相量夾角只能用采樣值同步測量的主要問題在配電線路上被規(guī)避了。結(jié)合圖3b、圖3c以及式（6），在配電線路上存在

上文說明ΔθM和ΔθN均為能夠通過本地電流采樣序列簡單標量計算得到，且差動保護計算事實上并不需要實際的電流相位只需兩端電流相量夾角。因此對于配電線路的差動保護計算，可以不涉及線路兩端采樣值同步環(huán)節(jié)，從而在最大程度上降低了同步誤差對保護制動能力的影響，間接地提高了相移制動能力。

具體計算中需對電流相位變化量的正負給出定義。因此規(guī)定故障電流滯后負荷電流相位變化量為正（見圖3b中ΔθM），超前負荷電流相位變化量為負（見圖3b中ΔθN）。假設(shè)故障前負荷電流和的方向如圖3a標注方向：M側(cè)，母線流向線路；N側(cè)，線路流向母線。則對于內(nèi)部故障Fin，故障電流和負荷電流相位關(guān)系如圖3b所示，此時M側(cè)故障電流會滯后負荷電流，而N側(cè)故障電流則會超前負荷電流，電流相量夾角為

式（8）與式（7）的區(qū)別在于式（8）中對電流相位變化量ΔθM及ΔθN規(guī)定了正負，而式（7）中只為變化量角度數(shù)。

外部故障Fout相位關(guān)系如圖3c所示。此時兩端故障電流均滯后負荷電流。顯然，式（8）仍成立，且此時θ 恒為180°，這也建立在配電線路電容電流很小，θC可忽略的基礎(chǔ)上。

表2及本節(jié)中對配電線路的分析以電纜參數(shù)為基礎(chǔ)。對另一類配電線路架空線而言，由于其導(dǎo)線間距遠大于電纜［15］，分布電容參數(shù)應(yīng)比電纜線路小得多［16］，即架空線容抗遠大于電纜，因此本節(jié)所分析的電流相位關(guān)系在架空線路上應(yīng)更加明顯。為說明方案性能優(yōu)勢，后續(xù)分析及仿真中仍使用電纜線路參數(shù)代表配電線路。

至此，得到分布式發(fā)電配網(wǎng)的縱聯(lián)保護判據(jù)為

2　電流相位變化量計算方法

雖規(guī)避了兩端電流采樣值同步，但ΔθM及ΔθN的準確度仍決定保護制動性能，因此有必要對ΔθM和ΔθN的計算方法進行詳細說明。

以M端為例。首先，設(shè)置能夠容納三個周期采樣數(shù)據(jù)的寄存器，任意時刻以隊列形式存儲三個連續(xù)工頻周期的CT采樣數(shù)據(jù)。寄存器工作處在常開狀態(tài)，且保護啟動或動作與否不應(yīng)影響寄存器的工作狀態(tài)。

保護啟動后繼續(xù)等待寄存器錄入隨后一個完整工頻周期CT采樣數(shù)據(jù)，如圖4所示。通常保護能夠通過少數(shù)采樣數(shù)據(jù)感知故障并啟動，故障發(fā)生至保護開放的延時不會超過一個周期［17］。這樣寄存器中應(yīng)包含完整的三個連續(xù)的采樣周期：第一采樣周期僅為故障前負荷電流采樣值，第三采樣周期僅為故障電流，第二采樣周期同時包含一部分故障前負荷電流和一部分故障電流的采樣值，如圖4所示。

圖4　保護寄存器數(shù)據(jù)存儲方式Fig.4 Data storage methodIn protection register

上述采樣數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)窗長選取原則能夠保證求取故障前后電流相位變化量的采樣數(shù)據(jù)分別是正常運行時的電流和故障電流，并且間隔一個完整的周期保證了Δθ 的計算不會引入相移誤差。

差動保護計算采用相電流。對于M側(cè)，將故障相第三周期內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)與第一周期內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)聯(lián)立，分別計算兩個周期采樣數(shù)據(jù)的基波相位及（上標 C 1表示第一采樣周期，C3表示第三采樣周期）。則M側(cè)的故障電流相位變化量為

按照上節(jié)相位超前滯后原則對ΔθM的正負進行賦值，N側(cè)同理。故障電流幅值也可從 C3中一并獲取。至此，制動方程式（9）所需的全部變量已獲取完畢。

3　保護啟動方案

從圖 4可知ΔθM和ΔθN的計算本質(zhì)上也是一種采樣值同步方式，與同步計算線路兩端故障電流夾角θ 的區(qū)別在于只進行了同一地點不同時刻的采樣值同步。不考慮時鐘晶振誤差，只要在有限時間內(nèi)采樣率恒定則ΔθM和ΔθN的計算不存在同步誤差問題。唯一需要考慮的問題是故障時刻必須嚴格位于圖4第二采樣周期C2內(nèi)，否則C1內(nèi)的電流序列并不能代表故障前信息，因為雖然沒有同步誤差，但計算相位已無實際意義，嚴重情況下仍會引起保護誤操作。這需要故障發(fā)生到保護啟動不能間隔長于一個周期。

通常微機保護啟動時間不會長于一個周期［17］，然而本文所提縱聯(lián)保護方法的特殊性在于：①傳統(tǒng)差動保護是以差電流作為啟動元件的，這顯然仍需要站間采樣值同步才能實現(xiàn)；②若線路兩端分別以過電流元件作為啟動元件，由于逆變器對DG輸出電流進行限制，DG側(cè)短路電流幅值較低，有時甚至與負荷電流水平相當［18，19］，過電流元件很可能不啟動。所以新的差動保護方案仍需一套能夠與之配合的啟動方案，一方面保證啟動時間不會過長影響制動性能；另一方面對DG弱輸出特性能夠容忍。

與差電流啟動元件相比，過電流啟動元件在配網(wǎng)應(yīng)用中更加實際，由于系統(tǒng)側(cè)能提供較大的短路容量，線路靠近系統(tǒng)側(cè)保護能夠可靠地被過電流元件啟動，所要解決的問題只有DG側(cè)的啟動問題。

圖5為保護啟動邏輯方法示意圖。保護采用雙啟動元件策略，KA為電流啟動及發(fā)信元件，啟動值整定原則為被保護線路內(nèi)部DG端故障時系統(tǒng)端KA（圖5中KAM）靈敏度≥2，DG端KA（圖 5 中 KAN）定值不高于系統(tǒng)側(cè)；KS為收發(fā)允許信號啟動元件，同時接收本端KA元件和對端KS元件發(fā)送的允許信號，并且在收到本端KA允許信號時向?qū)Χ税l(fā)送允許信號。對于主保護的啟動而言，KA 和 KS啟動元件之間為“或”的關(guān)系，保護可由任一元件啟動。

圖5　保護啟動邏輯示意Fig.5 Pickup algorithm of the new protection method

保護啟動邏輯過程如下：內(nèi)部故障時，系統(tǒng)側(cè)（M側(cè)）故障電流幅值較大，啟動元件KAM靈敏度較高，在開放M側(cè)的保護同時向KSM發(fā)送M側(cè)保護開放信號，KSM在接收到本端保護開放信號后立刻向?qū)Χ薑SN發(fā)送啟動允許信號；而對于DG側(cè)（N側(cè)），受到逆變DG輸出電流特性影響，故障電流可能過小，假設(shè)此時KAN并未啟動，則KAN不向N側(cè)保護也不向本端KSN發(fā)送任何信號，但是KSN接收到了對端KSM發(fā)送的允許信號，立刻向N側(cè)保護發(fā)送開放信號。由此可見：①保護采用允許信號啟動方式；②排除信號傳輸通道故障，通常情況下只要故障電流觸發(fā)系統(tǒng)側(cè)電流啟動元件KAM，則N側(cè)信號啟動元件KSN即向N側(cè)保護發(fā)送允許信號。這種啟動方式既滿足保護計算對啟動快速性的要求，又避免了DG提供故障電流過小可能導(dǎo)致的保護拒動問題。雖然可能在區(qū)外故障時擴大保護啟動范圍，但由于判據(jù)本身的制動特性，也能夠保證保護不誤動。

顯然，系統(tǒng)側(cè)過電流元件KAM實際上能夠同時負責本地和對端的保護啟動，理論上 KAN可以省略，然而為了在一定程度上彌補系統(tǒng)側(cè)KA或啟動信號傳輸通道故障時保護啟動的可靠性，此處仍將其保留，并將定值做了簡化設(shè)定，僅保留一定的靈敏度。實際應(yīng)用中KAN定值需按照DG接入位置、容量和故障特性合理整定。這涉及到DG等值模型的建立，受限于篇幅，此處并未做過多說明。

4　仿真與方案性能驗證

本文所提縱聯(lián)保護方案最大的優(yōu)勢在于：①相比配電網(wǎng)三段式電流保護，在DG并網(wǎng)時仍具有較好的故障選擇性，制動判據(jù)沿襲自傳統(tǒng)差動保護。②相比傳統(tǒng)差動保護，省去了站間采樣值同步環(huán)節(jié)，大大降低了判據(jù)對同步誤差的敏感度，間接提高了相移制動能力。

為對方案性能進行驗證，利用Simulink對圖6所示 10kV簡單分布式發(fā)電配網(wǎng)建模，線路單位長度阻抗和導(dǎo)納分別為0.034 6+j0.087 7Ω/km，2.324× 10-4S/km（相當于表2中10kV單芯min情況）。逆變DG采用PQ控制方式，P、Q值分別為7.65MW、4.74Mvar；負荷有功統(tǒng)一為 5.1MW，功率因數(shù)為0.85，連接位置如圖6所示。

4.1判據(jù)制動性能仿真

無同步誤差時，新判據(jù)與傳統(tǒng)比率制動判據(jù)區(qū)內(nèi)外故障制動情況進行對比仿真結(jié)果如圖7所示，新判據(jù)制動方程為式（9），比率制動方程為式（1），制動系數(shù)K均為0.5。其中區(qū)內(nèi)故障從線路BC始端到末端不同位置，發(fā)生ab相間及三相短路故障。區(qū)

圖6　簡單分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)Fig.6 Distribution generation systemIncludingII DG

圖7　無同步誤差時新判據(jù)與比率制動判據(jù)制動特性對比Fig.7 Comparison of new criterion and ratio restrained criterion without synchronization error

外故障從AB線路70%到末端不同位置，及CD線路始端到線路30%不同位置，分別發(fā)生ab相間及三相短路故障。為便于查看，圖7對坐標軸進行了相應(yīng)截取?？梢钥吹接捎诓⑽纯紤]同步誤差，傳統(tǒng)比率制動判據(jù)仍具有可靠的制動特性。同時，即使在考慮了線路實際容抗參數(shù)的前提下，新判據(jù)同樣能夠可靠制動，且動作點與比率制動極為接近，誤差極小，證明本文利用電流相位變化量間接計算線路兩端電流相量夾角的方法在分布式發(fā)電配網(wǎng)中是可接受的。

4.2判據(jù)相移制動能力仿真

傳統(tǒng)比率制動判據(jù)只根據(jù)故障電流計算，同步誤差表現(xiàn)為一側(cè)故障電流相比另一側(cè)故障電流采樣時間的間隔，工頻周期20ms時，同步誤差1ms相當于兩側(cè)電流相量擺開18°。而根據(jù)第2、3節(jié)的闡述，同步誤差對于新判據(jù)則表現(xiàn)為一側(cè)保護啟動時刻相對于另一側(cè)的啟動時間間隔。根據(jù)圖 4，只要故障發(fā)生到保護啟動延時不超過20ms，同步誤差就不會對Δθ 的計算產(chǎn)生根本影響，保護的制動特性就不會發(fā)生變化。

圖8為線路BC區(qū)內(nèi)50%位置發(fā)生三相短路，以及區(qū)外線路AB末端發(fā)生兩相短路故障仿真時比率制動判據(jù)動作軌跡和新判據(jù)動作位置，同步誤差從0～9ms等間隔依次增加。

圖8　計及同步誤差時新判據(jù)和比率制動判據(jù)相移制動能力對比Fig.8 Phase shift restraint capacity of new criterion and ratio restrained criterion

從圖8中可見，對于區(qū)內(nèi)故障，同步誤差在7ms以上時，比率判據(jù)動作軌跡已經(jīng)移入制動區(qū)；區(qū)外故障同步誤差超過3ms時動作軌跡也進入動作區(qū)。而新判據(jù)由于數(shù)據(jù)窗為三個連續(xù)的工頻周期，Δθ始終為間隔 20ms的兩個周期采樣值計算得到，同步誤差并不對其產(chǎn)生影響。因此無論區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障，新判據(jù)的相移制動能力始終維持不變，在與傳統(tǒng)比率判據(jù)的對比中表現(xiàn)出足夠的優(yōu)勢。

5　結(jié)論

DG對配網(wǎng)保護選擇性產(chǎn)生了負面影響，縱聯(lián)差動保護作為有效解決手段，卻由于相移制動能力較弱，難以在高同步誤差的配網(wǎng)環(huán)境下保證其動作可靠性和靈敏性。本文針對分布式發(fā)電配網(wǎng)，通過對差動保護同步誤差的引入機理進行分析，提出了一種基于相位變化量的縱聯(lián)保護方案，合理避免了同步誤差對保護制動特性的影響，間接提高了相移制動能力，為解決分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的保護問題提供了新的思路。

分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)多為中低壓等級配網(wǎng)，配網(wǎng)線路與輸電線路參數(shù)區(qū)別在于容抗參數(shù)很大而電容電流極小，實際計算中可認為正常運行及區(qū)外故障時線路無對地支路，從而可根據(jù)各側(cè)電流相量故障前后角度變化量間接計算出差動保護制動判據(jù)所需故障電流夾角。在本文給出的角度計算方法以及保護啟動方案的配合下，仿真證明了 ms級同步誤差并未對保護的靈敏度造成影響。新方案優(yōu)勢明顯。但不可回避的是，由于使用負荷電流作為同步參考相量，本方法仍具有空載合閘到故障線路時的保護死區(qū)問題，具體解決方法仍需進一步研究。仍有兩點需要說明：

1）本文仿真中IIDG并未考慮實際運行環(huán)境因素以及低壓穿越控制方式等對故障電流輸出特性造成的影響［20-22］。而這些影響很可能使得故障電流波形復(fù)雜，故障電流短時內(nèi)發(fā)生劇烈變化，從而對電流相位變化量的計算準確性帶來影響。然而解決這一問題需要對DG控制方式及運行等值模型深入研究，鑒于DG類別繁多且穿越要求不一，目前尚未有統(tǒng)一且準確的等值模型，故文章并未對此問題進行說明。

2）文中新判據(jù)的相移制動能力與圖1描述的電流差動保護相移制動能力概念并非完全相同。仿真中可見新判據(jù)的制動區(qū)與傳統(tǒng)差動保護實際上相同，因此srφ 也應(yīng)相同。但由于新判據(jù)規(guī)避了θ 的直接測量，因此同步誤差不會對制動性能造成影響，新判據(jù)的相移制動能力更多地表現(xiàn)在數(shù)據(jù)獲取層面同步誤差的忍耐性而非制動區(qū)形狀的變化。本文為便于將新判據(jù)與比率制動判據(jù)對比說明，仍沿用相移制動能力的說法。

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The Current Phase Variation Pilot Protection Method

Xu Sixuan Lu Yuping
（School of Electrical Engineering Southeast University Nanjing 210096 China）

Current differential protectionIs one of the most effective protection methodsIn distributed generation system.However，the low communication constructing levelIn distribution system limits the application of differential protection.Since traditional differential protection requires low synchronization error，the safety of distribution systemIs hardly guaranteed.In this paper，a new differential method based on current phase variationIs proposed，In which the sampling synchronizationIs no longer necessary.Thanks to the high capacitive reactance of distribution line，the new method shows good brake performance，which satisfies the protection requirements of distributed generation system.ForItsImmunity to synchronization error，the new methodIs more adaptable than traditional differential protection.Furthermore，this paper also describes the supporting data acquisition method and protection pickup method.Finally，the criterion braking characteristic and phase shift restraint capacity are simulated.

Distributed generation，current phase variation，pilot protection，synchronization error，distribution system protection

TM77

許偲軒 男，1987年生，博士研究生，研究方向分布式發(fā)電系統(tǒng)及微網(wǎng)的保護與控制。

E-mail：xusixuan@gmail.com（通信作者）

陸于平 男，1962年生，博士，教授，研究方向電力系統(tǒng)繼電保護與控制。

E-mail： luyuping@seu.edu.cn

國家自然科學(xué)基金資助項目（50977012、51377022）。

2014-06-18 改稿日期 2014-08-04