分布式电源接入对配电网线路保护影响及策略

分布式电源接入对配电网线路保护影响及策略

熊杰

国网湖南省电力有限公司郴州供电分公司 湖南 郴州 423000

摘要：分布式电源的接入，使得原来由单一系统电源供电的配电网改变为多电源配电网，进而影响到配电网的故障电流的大小和方向，进而影响继电保护之间的配合。本文作者分析了分布式电源接入对配电网线路保护影响及策略。

关键词：分布式电源；配电线路；保护影响；策略

0、引言

分布式电源（DistributedGeneration）又可简称为DG，它是一种先进化的电力电源技术，它是伴随着科学技术的进步发展而来的。当前电力工业的发展流程主要为发电厂进行发电、高压输电网展开送电、配电系统根据用户的不同需求分配电能等，而且它们只能按照发电厂→电网→用户的潮流方向进行。在配电网中，接入大量的分布式电源，将会对在很大程度上影响这种模式，并且增大配电系统的复杂性能，使其运行越来越困难。配电网由单个电源对其进行供电，并且呈现出放射形的形状，在设计配电网的继电保护时，主要根据配电网的这一特性来完成的。当分布式电源接入后，会改变配电网的结构。当有故障出现在配电网中时，系统会将故障电流提供给故障点，此外，分布式电源也会将故障电流提供给相应的故障点，从而使配电网节点短路现象有所改善，进而对继电网继电保护装置造成一定的影响。本文主要从多个方面，分析了分布式电源对继电保护装置的影响。

1、分布式电源接入对配电网规划的影响

随着国家能源局对分布式发电的暂行管理办法出台以及分布式电源接入技术的日渐成熟，近几年内将会有大量的分布式电源接入配电网。特别是现阶段国家大力扶持太阳能光伏发电，太阳能光伏发电近几年内将得到飞速发展。不论是工业用电、商业用电或者是居民用电，大多数用户都希望供电的灵活性和可靠性大幅度提高。分布式电源的接入，为配电网注入了新鲜血液，使得当地配电网供电电能双向甚至多向流动，供电可靠性得到一定的提高。与此同时，分布式电源点的大量接入也将使得配电网结构变得更加复杂，进而引发配电网规划的新问题。分布式电源的接入对于配电网规划将有下列影响：

1.1分布式电源接入对配电网稳定性的影响

分布式电源从本质上说就当于一个小型的发电厂，将各种不同形式的发电设备安装在了电网上，使得电网技术的复杂性有了明显的提高，调度难度越来越大。由于小型分布式电源相较于大型发电厂来说，在技术和设备上都不是十分的先进和完善，因此，一旦发生事故根本不能及时断开，这样电路就会发生回流，导致电网的稳定性、安全性受到了严重的削弱。

1.2分布式电源对配电网故障恢复的影响

配电网故障恢复是配电网发生故障后，通过网络重构在确保系统安全运行的前提下，快速恢复对非故障停电区域负荷的供电，针对传统的配电网故障恢复问题，国内外都提出了很多的故障算法，比如启发式算法﹑遗传式算法﹑禁忌搜索法等。分布式电源介入电网后，配电网的结构和运行方式都会发生巨大的变化，原有的一些算法并不在实用。分布式电源在故障恢复过程中的应用主要为：

（1）利用DG来支持电网出现故障后恢复到正常的“黑启动”；

（2）为重要的负荷提供持续供电“孤岛”模式。

所谓黑启动，是指整个系统因故障停运后，系统全部停电（不排除孤立小电网仍处于维持运行），处于“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有的自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统的恢复范围，最终实现整个系统的恢复。而黑启动关键是电源的启动，而分布式电源具有设备简单，启动迅速等优点，在系统面临大面积停电时，DG能快速的提供电源，独立的启动各个子系统动，然后将整个电网逐步连接，完成全网由黑启动到正常供电状态的运行，实现电网从事事故发生后到恢复正常的“自愈”功能。还有，DG在故障恢复的另一个作用就是，在故障发生后，DG与大电网分离，继续向所在的小范围独立电网供电，该独立运行的电网为“孤岛”模式。这种模式可以维持系统未出现故障部分的供电，使得一些用于系统检测和修复的设备得到不间断供电，从而使得帮助实现电网的“自愈”。

1.3分布式电源对自动重合闸的影响

在配电网故障中，瞬时性故障所占的比例高达80%以上，采用自动重合闸可显著提高系统供电可靠性。而分布式电源的接入，降低了配电网供电可靠性。具体影响及对策如下：

1.3.1分布式电源增强了故障点电弧的持续性

如果接有DG的线路发生瞬时性故障，系统侧断路器在保护作用下跳闸并启动重合闸功能，若DG在故障后没能及时脱离线路，而是继续向故障点输送电流并导致故障点的电弧持续，进而导致自动重合闸重合失败。因此有以下几种对策：

（1）要求变流器型分布式电源具有快速监测孤岛并在检测到孤岛后立即断开与电网连接的能力，而且防孤岛保护的时间必须小于重合闸时间。

（2）系统电源侧断路器重合闸采用检无压重合方式，即确保在分布式电源断开后、下游配电网无电压时才启动重合闸。

1.3.2分布式电源导致重合闸非同期合闸

接入有DG的线路发生瞬时性故障，系统电源侧断路器在保护作用下跳闸，若DG没有从电网中解列，而是形成一个电力孤岛或微电网继续运行。由于电力孤岛与电网不能保持同步，此时非同期重合闸会对电网造成很大的冲击，这种情况是不允许发生的。因此自动重合闸必须具备检同期或自动同期功能。

分布式电源接入对配电网自动装置的影响

2、分布式电源影响配电网的解决对策

2.1关于提高配电网稳定性的有效策略

当电网的稳定性受到威胁时，工作人员必须马上切断风电机组或是风电场的运行，以此来控制接入地区电网的稳定性。如果在传输线发生短路后并没有立即切断风电场，那么就会严重影响到主节电压的稳定性；如果及时切除，主节点的电压就会慢慢的逐渐稳定下来。由此可见，在故障发生后，必须要立即断开分布式电源，这对能否使配电网的电压一直保持在稳定状态有很重要的意义。

2.2关于配电网正常运行的有效策略

当配电网运行出现问题的时候，会对整个电网都造成严重的威胁。因此，必须要施行有效的保护措施来避免这种情况的发生。例如在出现事故，自动重合闸开断后，必须要立即切除分布式电源，只有这样才能确保保护装置正常工作。

除此之外，有些分布式电源的调峰作用比较差，这样会严重阻碍配电网的正常调度功能。对于这种现象，首先要提高分布式电源的功率预测精准度，将其功率准确的测出，然后把风电功率叠加到负荷预测的曲线上，最后根据相关规定的系统调度方式来安排电源的正常发电，从而优化电网运行的每个环节。

2.3提高配电网电压和电流质量的有效策略

对于这种情况，一般情况下都是首先尽可能的减小分布式电源对配电网并网点电压的影响。方式有很多种，例如：加强配电网架结构、并联电容器组以及采用双馈变速风电机组等等。这些方式可以有效的改善分布式电源接入区电压与电流的质量和稳定性。

3、结束语

分布式电源的接入使配电网的结构和运行方式都发生了巨大的变化，改变了配电网短路电流分布，进而影响配电网继电保护装置的正常运行。对于DG接入配电网的系统，当前提出的保护方案主要有：为了满足DG接入的要求，对原有的继电保护进行更新改进，或采用更高级的纵联电流差动保护，从而改进继电保护的准确性和灵敏度，使切除故障的效率得到提高。另外，智能电网普及和发展，智能化继电保护装置已经开始投入使用，能更好地反映系统运行和故障情况,大大提升了配电网保护系统的有效性，为DG的进一步发展建立了坚实的基础。

参考文献：

[1]李乃永,林霞,李磊,等.考虑分布式电源特性的配电网保护与安全自动装置配合方案[J].电力系统自动化,2014,38(19):85-89.

[2]仉志华,薛永端,冯兴田,等.含分布式电源的配电网保护与控制实验平台的开发[J].电气电子教学学报,2017,39(2):120-123.

[3]王鲍雅琼,WANGBaoyaqiong.含分布式电源的配电网保护改进方案综述[J].电力系统保护与控制,2017(12):146-154.