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无反向功率流情况下的单运行检测方式

在无反向功率流的条件下并网的发电设备中，如果在单运行状态 下发生了向其他用户提供电力的状态，则只要通过反相继电器（RPR)检 测出该功率流即可。然而，对于单运行状态的特殊状态即反向充电状 态（只有引人线在充电的情况），难以通过RPR进行检测。因此，需要通 过反向充电检测功能或单运行检测功能（被动方式+主动方式）进行检 测，解列发电设备。

但是，如果在同一系统内混合存在有反向功率流并网的发电设备设 

置者，并且都为单系统时，有时直至有反向功率流并网的发电设备 通过防止单运行功能等被解列也不能在无反向功率流并网侧检测出 来。因此，从提前除去单运行与并网保护功能的立性观点出发， 希望在无反向功率流并网的情况下也设置与有反向功率流同等的系统 并网用保护装置。

而且，因为在交流发电设备的情况下发电装置具有惯性力、在成为单 运行状态的情况下确保频率及电压平衡的可能性较高等，以及未确定有 反向功率流并网时单运行检测方式的技术，所以在低压配电线上并网交 流发电设备的情况下，原则上为无反向功率流。

1 )系统停止时的防止单运行的对策

为了快速且准确地检测出单运行状态而解列发电设备，需要设置反 相继电器（RPR)与欠频继电器（UFR)。

(1 )反相继电器（RPR)。检测出从发电设备向系统流出的电力， 解列发电设备。但是在以下情况下可以省略本继电器。

?在使用了逆变器的并网，以及发电设备的输出容量与合约功率相比 极小的情况下。

?力求即使产生一时的反向功率流也不影响系统电压、适当地维持系 统电压的对策的情况下（相当于采取与有反向功率流并网同等的单运行 检测等方法的情况）。

?并网交流发电设备时，作为高低压线混触时的保护而设置单运行 检测功能（被动方式），通过低功率继电器（UPR )确保（区域内负载） >(发电输出）而能够检测单运行的情况下。

表3.14表示反相继电器（RPR)的标准整定值，图3.25表示反相继电

器的特性。

(2)欠频继电器（UFR) P在无反向功率流、且在单运行系统 内不存在有反向功率流的发电设备的情况下，形成（系统内发电设备

表3.14反相继电器（RPR )的标准整定值（逆变器、交流发电设备>

检测水平 检测时限 思路

RPR 逆变器额定输出（交流发电 设备输出）的5%左右 0.5s ?以极髙的灵敏度检测反向功率流

?由于系统电压的干扰或发电设备的并列/解列等而不工作

输出）<(系统内负载）的关系，使解列位置的频率降低，所以设置进行 检测并用来切断的欠频继电器（UFR)。在有反向功率流并网的发电设备 位于单系统内、且形成（系统内发电设备）>(系统内负载）或（系统 内发电设备）》(系统内负载）的情况下，通过单运行检测功能解列有 反向功率流并网的发电设备侧，在形成（系统内发电设备输出）<(系统 内负载）后，能够通过本继电器进行检测。

根据单运行系统的功率平衡的状况，也可以认为是不能由RPR进 行检测而希望通过本继电器进行检测的情况，因此，不能以RPR来代替 UFR。

表3.15表示欠频继电器（UFR)的标准整定值。

表3.15欠频继电器（UFR 1的标准整定值（逆变器、交流发电设备）

检测水平 检测时限 思路

UFR 额定频率的-3.0% 48.5Hz/58.2Hz Is ?检测出因单运行导致频率降低 ?在过渡频率降低时不工作

2)反向充电检测功能

在无反向功率流并网的情况下，认为几乎所有的情况都可以通过防 止单运行的对策（RPR、UFR)来进行，但作为极其的情况， 在区域内负载与发电设备输出平衡的状态下，引入线等的短距离线路 可能被持续反向充电。因此，需要用来防止该情况的反向充电检测  

功能。

然而，对于反向充电检测功能，因为尚未有在现有技术水平下确定的 检测方式，所以由欠压继电器（UVR)及低功率继电器（UPR)、反相继 电器（RPR)等组合而构成。

表3.16表示用于反向充电检测功能的UPR的标准整定值，表3.17表示 用于反向充电检测功能的UVR的标准整定值。图3.26表示低功率继电器 (UPR )的特性与受电点电流。

表3.16用于反向充电检测功能的功率不足继电器（UPR )的

标准整定值（逆变器、交流发电设备）

检测水平 检测时限（s> 思路

UPR 逆变器：大受电功率的3%左右 0.5 ?检测由于引入线作业等导致系统侧开放 时的反向充电，中断

交流发电设备：额定输出的百分之几 (考虑研究高低压混触对策用的继电器的 能力）

必要的保护继电器的种类与作用

对于分散式电源与高压配电线的并网，同步发电机、感应发电机、 逆变器都确定可以有反向功率流。根据这些设备的并网形式确定所需要 的保护继电器，所以保护继电器的种类与作用如表3.19所示。而且，对于 在此所使用的继电器的基本工作与配线，表3.20只表示接地过压继电器

(OVGR ) ( OVGR以夕卜请参考表3.7 ) 〇

从表中可知，在与低压配电线的并网中作为个别研究的DSR在同步发 电机中被标准采用，在所有的并网形式中都需要OVGR，而且都需要线路 无电压确认装置。

以此为中心，下面介绍与高压配电线的并网的特征。 

表3.19发电机的种类与必要的保护继电器

发电设备的种类 同步发电机 感应发电机 逆变器

无反向功率流

保护对象等^ 有 无 有 无 有 无

发电设备故障时的系统保护 OVR、UVR①

系统侧发生短路故障时的保护 DSR 可与UVR※①共同使用

系统侧发生接地故障时的保护 OVGR

防止

单

运转 OFR 〇 - 〇 - 〇 —

UFR 〇 〇 〇 〇 〇 〇

RPR - 〇 — 〇 〇

传输中断装置或单运 行检测功能 〇 — 〇 — 〇 -

防止重合闸时发生故障 线路无电压确认装置

(注）〇：需要设备；-:不需要设备

表3.20保护继电器的基本工作与输入电力置

(只记载OVGR，除此之外的继电器请参考表3.20 )

继电器名称（缩写） 基本工作 输人电力量 整定项目

接地过压继电器（OCGR ) 在发生接地故障时所产生的零相电压的大小 为一定值以上时开始工作 K 电压（V)

商用系统侧 ABC

发电设备故障对策

如果在并网系统及区域内未发生故障的状态下发电装置发生故障，则

不能维持电压，所以，以保护发电设备发生故障时的系统为目的，设置过 压继电器（OVR)及欠压继电器（UVR)。

另外，在感应发电机的情况下，为了在与系统并网时追随系统电压， 似乎可以省略UVR及OVR，但为了防止因感应发电机特有的自身励磁现 象n导致单运行时出现电压异常，需要设置UVR及OVR。

表3.21表示发电设备发生故障时系统保护用OVR、UVR的标准整 定值。

表3.21表示发电设备发生故障时系统保护用OVR、UVR的标准整定值 (交流发电设备、逆变器）

检测水平 检测时限（s> 思路

OVR 110%~120°/〇 0.5-2 ?也兼具对单运行时电压升高的保护

UVR 80%~90°/〇 0.5-2 ?避免因电压瞬间升高而工作

系统发生短路故障时的保护

系统发生短路故障时的保护继电器在使用了同步发电机的发电设备的 情况下适用DSR，但在使用了感应发电机及功率转换装置的发电设备的情 况下，基本上适用UVR。

1 )短路方向继电器（DSR)

在同步发电机的情况下，发生短路故障时短路电流将持续流出，有时 会因故障点而导致发电机设置点的电压降低较小，通过UVR不能期待可靠 的保护。因此，基本上使用以通过线间电压与相电流的组合来判断短路故 障的方向为原理的DSR。

用来保护发生短路故障的继电器之一为过流继电器OCR，但OCR只是 判断电流的大小，所以适用条件为（负载电流）<(故障电流）。另一方 面，如果假定在用户区域内设置同步发电机等情况，则有时也会形成（向 系统侧流出的故障电流）<(平时的负载电流），所以需要设置能够判断 电流方向的DSR。

n如果在与用于改善功率因数的电容等并联的状态下从系统分离，则出现自励现象，有时会产生异常 的频率及异常的电压。 

图3.28表示DSR设置点的电压-电流的关系，图3.29表示DSR的特性与 向DSR输人的电流矢量的关系。

DSR是以线间电压的矢量方向为基准，当电流矢量进入规定的相位范 围时开始工作的继电器。工作范围具有扇形的相位特性，其范围一般采用 以标准电压为中心的±55°左右。

另外，设置DSR时需要注意以下几点：

(1 )在至近端三相的短路故障中，DSR设置点的电压降低，用来判 断电流方向的标准电压矢量丧失，所以需要具有内存电压（存储发生故障 之前的电压矢量，使用内置的UVR等维持工作状态）功能。

(2)为了使用于改善功率因数的电容器的电流（图3.28 (a)、 

图3.29 (a)的4J不进人DSR的工作区域，需要注意整定值、电容器的 运用等。而且，利用在发生短路故障时电压降低，组合UVR等也是有 效的。

在同一区域内设置多台发电机的情况下，为了在小运用台数 的条件下也能够工作而需要研究整定值。

表3.22表示系统侧短路故障的保护用DSR的标准整定值。

表3.22系统侧短路故障的保护用DSR的标准整定值（只针对同步发电机}

检测水平 检测时限 思路

DSR 在并网系统内任意地点 发生两相短路故障时能够 进行检测 0.5?Is ?也兼具对单运行时电压升高的保护

?不因为用于改善功率因数的电容的电流而T作

?希望在同一变电母排的其他系统发生故障时不T.作

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