分布式电源对配电网继电保护的影响分析罗建文

分布式电源对配电网继电保护的影响分析罗建文

罗建文

广东电网有限责任公司惠州龙门供电局516000

摘要：本文简单介绍了分布式电源的概念和优点，主要概述了分布式电源对配电网继电保护的影响，最后提出了分布式电源对配电网的几种保护方法。

关键词：分布式；电源；配电网；继电保护；影响

引言:

分布式电源（distributedgeneration，DG）因环保、输电投资低等优点得到了广泛研究和持续发展。但是，分布式电源接入也给配电网带来一些影响，传统配电网由单电源辐射网络变成双端或多端的有源网络，潮流分布、故障短路电流大小和方向发生改变。应用于传统单电源辐射状配网的继电保护装置已不再适应于分布式电源接入配电网的情况，因此，含分布式电源的配电网继电保护配置问题吸引了国内外的众多学者关注。

1分布式电源简介

分布式电源是指功率在数kW到100MW范围内，呈模块式并分布在负荷附近的清洁环保发电设施，它能够经济、高效、可靠地发电。分布式电源发电是区别于传统集中发电、远距离传输、大互联网络的发电形式，也称为嵌入式发电、分散式发电或非集中式发电。在能源危机不断加深与环境压力不断加大的情况下，分布式电源发电技术不仅变得种类丰富而且功能强大。

分布式电源具有如下优点：

距负荷的电气距离短，可以及时跟踪用户的负荷变动需求，有助于系统调峰，并可提供黑启动服务；

分担部分传统发电厂的负荷，可以延缓大规模发电厂的投资建设；

减少线路上传送的功率，降低由输电造成的损耗，延长线路的使用寿命。

2分布式电源对配电网继电保护的影响

2.1分布式电源接入位置对继电保护的影响

分布式电源接入配电网后对系统短路电流的大小主要取决于接入点的等效阻抗和等效阻抗比值，保护的位置不，其影响效果就会不同。

如果分布式电源的短路故障发乍在下游，同时保护动作行为不会受到分布式电源接入的影响，故障点电流的增大会导致保护的短路电流也增大，最终造成整个保护范罔都失去选择性，灵敏度也会随之降低。如果线路术端发生故障，流经故障点的电流会随之增大，但是要小于在未接分布式电源时的电流，这样就得到了减少继电保护范围的结果如果分布式电源的短路故障发生存上游，同时保护动作行为不会受到分布式电源接入的影响，随着故障点电流的增大，原来的线路也会立刻变为双电源供电线路，这时就要在对侧装设断路器，并且把断路器跳开实现切除故障的日的。分布式电源会起到助增作用，故障电流会随之增火，并且大丁术接分布式电源的故障电流，所以会得剑增大电流保护范罔的结果。

2.2分布式电源接入容量对继电保护的影响

如果分布式电源的容量过小，那么对配电线路保护的影响就不会太大；如果这种容量比较小的分布式电源进行连接起来就会导致故障发生，促使故障电流过大，对继电保护造成一定的影响。如果故障发生在相邻馈线出，就会对电流产生一定的误动，需要对其他段的电流进行重新整定。在分布式电源接入位置不变的情况下，分布式电源容量的变化会对配电网发生故障造成很大的影响，甚至对短路电流都会造成很大改变。比如分式电源容量在增大时，分布式电源流入故障点的电流也会随之增大，在任何苜都是如此。对于一点的故障，如果分布式电源流经下游的故障电流增大，会导致整个上游保护流经的电流减小，上游的保护范围会变大，而上游的保护范围却随之减小。

2.3分布式电源对配网重合闸的影响

将自动重合闸装置装在保护处后，分布式电源接入系统后使原来的单电源网络变成了双电源网络，由于系统电源和分布式电源之间的电气联系，自动重合闸动作时可能造成非同期重合闸，对配网系统尤其是分布式电源造成冲击和损害。如果系统电源与DG之间发生瞬时故障，保护处将瞬时动作并重合以清除故障，由于分布式电源会持续向故障点提供故障电流，使电弧不能立即熄灭而造成保护处重合不成功。如果是分布式电源下游发生故障或者是相邻馈线上发生瞬时性故障时，由于系统电源和分布式电源保持着电气联系，在重合闸动作时不存在非同期重合闸的问题，只要故障能够快速切除，分布式电源没必要退出电网运行。

3分布式电源对配电网的保护方法分析

3.1含DG的配电网保护思路

目前电力系统所实行的含DG的配电网保护方法是：只要含有DG的配电网发生短路故障，DG自动从系统中解链，使配电网重新恢复到单侧供电模式。该方法能较好地切除线路故障，但却造成了DG的功率浪费，因此目前正在探索更人性化、智能化的途径。

由于DG的接入使得配电网由单侧供电模式变为多端供电模式，从而使短路故障时仅由配电网单侧电源提供变成由配电网电源和DG共同提供短路电流，DG的接入改变了传统配电网短路故障电流的大小和方向。对此，研究者们主要从2个方面提出了改进措施：短路故障时减小DG提供的短路电流和重新整定保护装置动作电流并加装方向元件。

3．2减小DG提供的短路电流

通过限制DG容量来减小DG提供的短路电流。造成保护装置拒动和误动的主要原因是DG的容量太大，因此只要减小接入配电网的容量即可使保护装置正确动作。此方法的缺点是限制了区域新能源的大规模发展。

通过在DG处串联电抗器来减小DG提供的短路电流。虽说当某根馈线上某个点发生短路故障时，线上不动作,不会误动。就算发生其他故障点的短路故障分析方法时,上述理论方法都是可行的，但配电网正常运行时由于串联电抗器的存在，将在电抗器上产生较大压降，不利于电力系统的稳定运行。

利用逆变器限制故障短路电。配电网正常运行时逆变器不动作。故障时，串联逆变器提供反相电压，抑制线路电流。该方法虽然理论上很完美，但真正实现还有一定困难。

3.3分布式电源侧继电保护配置

光伏电站线路发生短路故障时，线路保护能快速动作，瞬时跳开断路器，满足全线故障时快速可靠切除故障的要求。被保护线路在空载、轻载、满载等各种工况下，发生金属性和非金属性的各种故障时，线路保护应能正确动作。系统无故障、外部故障、故障转换以及系统操作等情况下保护不应误动。

为保障供电可靠性，减少停电范围，光伏电站并网开关宜配置一套过流保护反应内部故障，主保护整组动作时间不大于20ms,返回时间不大于30ms。

母线保护。若光伏电站侧为线路变压器组接线，经升压变压器后直接输出，可不配置母线保护。对于设置10kV母线的光伏电站，可不设专用母线保护，发生故障时可由母线有源连接元件的后备保护切除故障。如有特殊要求时，如后备保护时限不能满足要求，也可相应配置保护装置，快速切除母线故障。

防孤岛检测及安全自动装置。在光伏电站并网点装设安全自动装置，具备防孤岛保护功能及频率电压异常紧急控制功能，即安装高低压，高低频保护装置一套。

光伏电站逆变器必须具备快速监测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力，其防孤岛方案应与继电保护配置、安全自动装置配置和低电压穿越等相配合，时间上互相匹配。

3．4含DG配电网重合闸的要求

关于因解链后DG电源的频率和相角与系统失去同步而造成振荡，以及由于故障后DG没有及时解链，将持续向短路点供电导致重合闸失败的问题，可以采取以下方法解决：配电网故障后DG迅速解链；系统和DG保持良好信息互换，使其在同步运行时，将DG投入系统。

4结语

总之,DG为电网引进了可持续发展的、洁净的新能源，但同时给电网继电保护运行带来了很大的挑战。如何有效地管理和控制DG，使其对电网稳定运行的影响尽可能小，是未来分布式电源继续发展的研究重点。

参考文献：

[1]周卫，张尧，夏成军，王强.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电力系统保护与控制，2010（03）：1-5，10.

[2]王平，朱子奇，张建勋，白旭光.分布式电源对配电网继电保护的影响分析[J].电气自动化，2011（04）：43-45.

[3]吴博，杨明玉，赵高帅.分布式电源对配电网继电保护的影响[J].电工电气，2011（10）：30-33.