分布式电源对配网继电保护的影响

分布式电源对配网继电保护的影响

程刚

新疆昆玉钢铁有限公司动力厂 新疆 833200

摘要：分布式电源一般是利用风能、太阳能等绿色清洁能源发电，因低碳环保得到政策支持，其容量和投资小，发展快。分布式电源一般就近在用户端进行布置，具有不少优势：能降低线损，能源可利用效率高为电网末端提供电压支持，提高电能质量；电网故障时，部分配电网利用微网运行来给重要负荷供电，提高了系统供电的可靠性。基于此，本文将对分布式电源对配网继电保护的影响进行分析。

关键词：分布式电源；配电网；继电保护；影响

1 配电保护配置

1.1 传统继电保护

目前，我国采用单侧电源、辐射型配电作为中低压配网发电传输网络。我国所有的变电站通过母线输送出所有馈线，由原来的35－220kV转化成10kV或者35kV。终端线路是指直接供电给用户的，目前百分之九十的馈线是终端线路。只有百分之十的馈线是非终端线路。馈线保护装置一般装在馈线断路器旁，通过瞬时电流速断、定时限电流速断、过电流保护这三种电流保护形成传统电流保护方式。除此之外，针对非全电缆线路，配有重合闸保护装置，馈线发生故障后，能够保证快速恢复供电。在一些终端线路与相邻线路的不存在配合误差时，一般采取两种保护方式来简化保护配置：瞬时电流速断、过电流保护，同时还配有三相重合闸辅助保护，因为电流速断保护可以调整其灵敏度，在线路末端发生故障时，能够迅速切断电流保护全线。

1.2 配电网自动化

随着人类文明社会向前发展，客户渴望拥有更高质量的供电，所以继续供电提高服务质量和供电可靠性，实现配电网的自动化，完美融入到电力市场和经济市场。配电自动化由以下系统组成：馈线自动化系统、配电管理系统，通信技术将两大系统完整结合起来，这是自动化核心部分。为实现配电SCADA、配电高级应用(PAS)，必须在通信技术的基础上对配电网进行数据采集、控制。同时，在地理信息系统(GIS)的基础上搭建出一个平台，进行配电网中设备管理、图资管理。将SCADA、GIS和PAS一体化，构建出一个完整的运行管理系统，全方位自动化保护管理监控配电网。配电网自动化能够自动辨别出故障，并将其隔离，恢复线路供电。配网中馈线的特点是：分布广、结构复杂、通信难，当馈线自动化就是配电网自动化，它是配电网自动化环节中最重要的部分。馈线自动化就是增强供电可靠，当发生故障时，可以准确找到配电网中的故障区，隔离故障区间，在非故障区恢复供电，缩短停电时间，减小停电面积，馈线自动化的意义极为重大。

2 分布式电源接入对于原有继电保护的影响

2.1 对电流保护的影响

分布式电源引入配电网后，如果发生故障，配电网会受到电流的变化影响。由于电源分布范围广，因此产生的影响具有不确定性。配电网原有条件下的继电保护会受到较大的影响。配电网如果出现故障，分布式电源可以起到助增或分流电流的作用，故障电流由于保护装置的作用会增大或减小，保护范围与灵敏度会发生改变，不同保护装置的配合会发生异常。比如10kV配电网接入分布式电源，变电站可以设定为电压源，依据设定条件分析其对配电网继电保护存在的影响。由于分布式电源的接入，配电网从原有的单侧电源变成多侧电源，电源网络发生变化，发生故障后电网的电流大小、持续时间、作用方向均会发生变化。

2.2 对熔断器保护的影响

在分布式电源接入线路后，如果某点发生故障，分布式电源会对熔断器的保护功能产生影响。分布式电源会对系统侧电源产生影响，故障电流如果电流值过大，线路的上级与下级会同时受到影响，存在损坏或发生熔断的可能性，依据电力保护原则，熔断器要发生作用。分布式电源在接入到配电网要考虑到熔断器的配合作用。通向故障点的传送电流会存在反向故障作用，熔断器如果容量不合理，导致熔断器发生损坏。

2.3 对自动重合闸的影响

依据统计结果，配电网发生瞬时性故障的比例高达80%，借助自动重合闸，系统供电的可靠性得以提升，有利于降低线路发生断电的频率，特别是对于单侧电源供电条件下的单回线路体现出保护作用。因此自动重合闸已广泛应用于配电网中，线路发生故障后可以自动恢复供电，提高了电网的可靠性。分布式电源接入到配电网后，如果线路发生突发故障，而此时分布式电源难以瞬时脱离配电网，还会将电流持续送到故障点，故障点会有电弧出现，自动重合闸功能失效。此外，发生故障后会导致电力孤岛问题，与电网难以保证同步。此类现象发生后，由于存在非同期重合闸会有冲击电流作用，电力系统会受到影响。分布式电源接入配电网后，配电网故障点会产生持续电弧，分布式电源必须有配套的自动解列装置，如果重合闸有动作发生，分布式电源可以快速脱离电网。重合闸发生动作的时限要合理，避免发生故障后会有持续电弧存在，避免系统受到冲击作用。

3 含分布式电源的配电网继电保护的改进措施

分布式电源的接入使配电网的潮流由单向流动变成双向流动，而传统的三段式保护已经不适应配电网的发展需要。为了提高配网的可靠性和供电质量，需要对传统的继电保护配置进行改进和优化，为实际配电网的继电保护及自动化配置提供参考。

①分布式电源接入配电网后，原来的单辐射网络结构变成双电源或者多电源网络，当分布式电源容量相对较大，提供短路电流较大时，为了防止继电保护装置因反方向的电流而产生误动，可以考虑在保护装置加装方向元件。同时还要综合考虑成本因素。

②当分布式光伏接入后，整定时考虑其助增和分流影响，需要对分布式光伏所在馈线的相邻馈线以及上游馈线保护定值进行调整，这样才能保证对系统可靠的动作。

③分布式电源接入配网后，配网出现故障时，当系统电源和分布式电源被断路器切除后，两侧可能出现一个相角差，当差值达到一定的界限后，自动重合闸会造成强大的冲击电压或者电流，破坏重合闸的运行状态。为此，如果在分布式电源侧配置重合闸功能，重合闸装置需要配置检同期功能，保证重合闸成功率。

④对于规模很大的分布式电源，并网电压等级高、容量大，考虑线路速动保护来提高保护性能，釆用纵联保护作为主保护。不仅可以改善本线路保护性能，而且能改善整个电网保护性能。

⑤装设弱反馈逻辑，在配电网配有分布式电源的系统中，分布式电源侧产生的短路电流相对较小，可能导致保护元件的信息反馈幅度过小甚至无法反馈，从而影响电网继电保护。安装在分布式电源这一侧的弱反馈逻辑相当于一个信号放大器。在接收到短路电流信息后，可以将其反馈为强信号。作为一个信息中继站，附加的弱反馈逻辑截获原始信息并进行反馈。但是这样会导致原本可启动保护元件的微弱短路电流不能直接到达最终的信息接收点。弱反馈逻辑安装后，如果安装侧的故障检测元件工作，则说明这里的网络系统有故障，否则这里没有故障。如果从非安装侧接收到允许信号，则表示非安装侧的背面没有故障。

4 结束语

由于技术的进步，当前产生了多种分布式电源。这种发电方式因其具有高效、清洁的特点将会有良好的发展前景。分布式电源接入配电网后，限制了原有配电网的继电保护作用。为了保证配电网的可靠性，对分布式发电技术要加以研究，明确并处理好对配电网继电保护的影响。

参考文献：

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