分布式發電對配電系統繼電保護的影響

劉秀春

摘 要：目前分布式發電能得到廣泛的應用，主要依賴于它自身的使用特點，如能源多樣化、節能、環保、高效等，該文主要介紹了分布式發電的概念以及各種應用優勢，分析不同運行狀態下不同位置發生的各種故障以及對電力系統繼電保護的影響。分布式發電的發展主要是在產業經濟調整和電網快速發展的背景下，當前的社會能源和電力供應都要求注重質量和安全性，但是目前電網都在向“大電網、大機組、高電壓”的方向靠攏，在發展過程中不可避免的存在著系統不穩定等各種弊端，也容易發生局部事故，對供電用戶造成極大的影響。

關鍵詞：分布式發電 配電系統 繼電保護 社會能源

中圖分類號： TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0004-01

1 分布式發電的定義以及優勢

1.1 分布式發電的定義

分布式發電（即DG）一般都是指以內燃機、燃料電池、燃氣汽輪機和微型燃氣汽輪機、小水電、光伏發電、風能、太陽能等各種原材料為發電形式，也包含垃圾/生物質等物質發電。分布式發電的應用主要是依靠用戶自行安裝的中小型發電裝置，不僅可以脫離公共電網為用戶供電，也可以接入公共電網。一般情況下配電網為簡單的輻射狀，DG的接入會對配電網的故障電流大小、持續時間、持續方向等產生影響，會使配電網變成雙電源或者是多電源，由于配電網潮流的不確定性會給繼電保護的運行管理帶來一定影響，在繼電保護裝置中可能造成誤動或者是拒動的現象。所以需要對分布式發電對配電系統繼電保護的影響進行一定研究并解決問題。

1.2 分布式發電的優勢

分布式發電應用為配電系統運行帶來的優勢主要有幾點：第一，使用分布式發電不需要使用建設單獨的配電站，所以也不需要使用長距離的輸電線路，從這個角度來說，使用分布式發電的建設成本較低，而且能夠有效避免運行后增加配電成本，還能夠降低輸電損耗。第二，分布式發電可以彌補電網的不穩定性，尤其是當電力系統發生故障的時候，可以使用分布式發電進行緊急供電，有效防止供電事故。第三，分布式供電具有環保的特性，它的能源使用率比電網使用率要高，傳統的能源發電系統的發電率在40%左右，而分布式發電的發電率可以達到65%以上，除此之外，它主要是利用各種自然原材料如風能、太陽能等進行發電，對實現資源再利用和清潔能源提供了可能性。第四，分布式發電還可以用于冷熱電聯產，它除了發電，還能夠實現與供熱供冷的三者合一，使用戶可以有效實現資源利用。

2 配電網主要結構以及保護配置

傳統的配電網結構基本上都是單電源輻射狀，所以相對應的繼電保護配置也較為簡單，目前國內使用最為常見的兩種配電網繼電保護方式主要有兩種：三段式電流保護方案與反時限過電流保護方案。

2.1 三段式電流保護

三段式電流保護方式是一種較為傳統的繼電保護方式，它主要是包含瞬時電流速斷保護、限時電流速斷保護以及過電流保護。瞬時電流速斷保護由于是按躲過本線路末端短路時流過保護的最大短路電流整定，不能完整地保護整個線路，它主要依靠瞬時動作完成對線路的保護。相反，限時限電流保護是較為靈活的保護方式，主要依賴于本線路末端故障時能夠靈敏地與相鄰線路實現瞬時電流保護配合，所以能夠完整地保護本線路。過電流保護的功能比限時電流速斷保護的功能還要強大，能夠完整的保護本線路并作為相鄰線路的后備保護。

2.2 反時限過電流保護

反時限過電流保護主要是根據動作時限和動作電流成反比曲線的關系，短路電流越大，保護時間就越短，也就是與故障點相距越遠，保護動作時間就越長，這種保護方式主要是能夠滿足繼電保護速動性和選擇性的要求，在配電網繼電保護中應用得較多。

在這里需要提出的一點是在配電網故障中，大部分的故障都是瞬時性的，所以對非電纜線路，采用前文提到的任何一種保護方式都需要配置三相一次自動重合閘裝置，這樣才能夠保證線路在發生瞬時性故障后能夠快速恢復供電。

3 分布式發電對繼電保護的影響

3.1 分布式發電對電流保護的影響

三段式電流保護具有的優點較多，如保護原理簡單、可靠性高、一般情況下都能夠滿足快速切除故障的要求，因此在配電網保護中運用較多。反時限過電流保護主要是對保護動作限時，一般情況下，它只需要一個繼電器就能夠實現保護，而且由于在系統發生故障時，實際花費在切除故障點的時間非常短，在實際中也應用較多。

分布式發電的接線方式對電網運行方式有較大的影響，分布式發電的接入位置也會對故障電流的大小和方向造成影響。圖1、圖2分別為分布式發電接入線路末端和線路中間的說明圖。

如圖1，當DG接入線路末端時，電網中可能會發生F1短路，也可能發生F2和F3短路。當F1發生短路時，P3和P4會感受不到電流，所以它們的行為不會受到DG接入線路的影響。P1、P2能夠感受到短路電流，方向以及大小與DG接入線路之前相同，所以P2能動作切除故障線路。同理能夠得出，當接入DG后F2發生故障，需要切除故障線路受保護的點為P2，在切除故障后，可以由DG單獨供電，但是由于對P2進行單獨供電可能會影響到整個供電系統運行和用戶設備，所以一般不使用這種方式。當F3發生短路故障時可能會因為DG容量過大，造成P2誤動切除線路。當F4發生短路故障時，情況也與F3類似，流過P3的短路電流變大，會導致瞬時速斷保護難以避開F4點的故障電流而造成誤動切除線路，所以需要對DG容量進行限制保證選擇性保護。

如圖2，當DG接入線路中間時，對F1、F2、F3、F4也會造成相應的影響。當F1發生短路時，P2會流過故障電流，保護會依靠動作切斷線路，但是在電流流過受保護的P1時，會導致P1電流減小，敏感度降低。當F2發生短路時，情況與F1發生故障相似，有區別的就是當DG并入時的電流過小，會造成P1拒動，所以對于DG并入系統需要做相應的限制。當F3發生短路時，保護點P1可以感受到DG供給的短路電流，但是如果DG容量太大，就會導致P1誤動從而切除線路。當F4發生故障時，可能會造成瞬時速斷無法躲開F4發生的故障電流而誤動并切斷線路，使系統保護方式失去選擇性。endprint

3.2 配電系統中存在多個DG時對繼電保護的影響

與單一并入一個DG相比，在配電系統中接入多個DG后，系統的電路分流現象更加嚴重，而受影響最為明顯的是DG上游各線路的過流保護。

根據上述情況可以分析出來，在DG并入到電網系統中后對過電流保護的影響并不是很嚴重，在配合時需注意預留充足的配合度。而小容量的DG并入電網對繼電保護的影響主要的表現在DG接入點的上游部分，在解決這個問題時，可以選擇靈敏度較高的過流保護措施或者是對反時限過流保護方式做適當的調整。

3.3 分布式發電對線路重合閘的影響

在接入DG以前，配電網大多是輻射式結構，自動重合閘在恢復瞬時性故障線路的供電時，不會對配電系統產生任何沖擊和破壞。DG接入后，一旦線路因故障而跳閘，故障部分不再與電網相連而失去系統電源。而DG很有可能在故障后沒有脫離線路而繼續工作，則會在電網中形成由DG單獨供電的電力孤島。在重合閘動作時，電力孤島與電網不能保持同步，出現很大的相角差，這樣會造成非同期合閘，從而引起很大的沖擊電流，在此沖擊電流的作用下，線路保護很可能再次動作發生跳閘，而使重合閘失去了其快速恢復瞬時故障的職能。所以應在 DG側裝設低周、低壓自動解列裝置，以便在重合閘動作前，將DG從故障線路中切除，同時為避免故障點持續電弧的影響，重合閘的動作時限應適當延長。

4 結語

分布式發電（DG）在目前電力市場中是一項新型的清潔能源發電形式，為電網系統提供了較為靈活的供電支持，它對改善電力的穩定性和質量都具有重要的意義，所以在市場中受到的關注也越來越廣泛。但是分布式發電在具體的使用中也還有非常多的問題，這就要求我們在使用之前一定要對分布式發電進行完善的研究和探討并提出可行的解決方案，在實際使用中才能將傷害降低到最小。尤其是接入分布式發電后會對電網繼電保護造成的影響，需要根據地方特性進行研究，然后尋求合適的解決方式。在電網發展過程中，分布式發電在電力市場中將會使用得越來越頻繁和常見，在研究中要注意結合電力實際，實現靈活、穩定、節能的綜合電網。

參考文獻

[1] 王麗君，侯營.分布式發電配電系統的繼電保護配置方案研究[J].沈陽工程學院學報：自然科學版，2012（2）：109-111.

[2] 田佳.分布式發電對配電繼電保護影響及對策[D].濟南：山東大學，2010.

[3] 李姝婷.分布式發電對配電網繼電保護的影響[J].電子制作，2013（19）：33.endprint

3.2 配電系統中存在多個DG時對繼電保護的影響

與單一并入一個DG相比，在配電系統中接入多個DG后，系統的電路分流現象更加嚴重，而受影響最為明顯的是DG上游各線路的過流保護。

根據上述情況可以分析出來，在DG并入到電網系統中后對過電流保護的影響并不是很嚴重，在配合時需注意預留充足的配合度。而小容量的DG并入電網對繼電保護的影響主要的表現在DG接入點的上游部分，在解決這個問題時，可以選擇靈敏度較高的過流保護措施或者是對反時限過流保護方式做適當的調整。

3.3 分布式發電對線路重合閘的影響

在接入DG以前，配電網大多是輻射式結構，自動重合閘在恢復瞬時性故障線路的供電時，不會對配電系統產生任何沖擊和破壞。DG接入后，一旦線路因故障而跳閘，故障部分不再與電網相連而失去系統電源。而DG很有可能在故障后沒有脫離線路而繼續工作，則會在電網中形成由DG單獨供電的電力孤島。在重合閘動作時，電力孤島與電網不能保持同步，出現很大的相角差，這樣會造成非同期合閘，從而引起很大的沖擊電流，在此沖擊電流的作用下，線路保護很可能再次動作發生跳閘，而使重合閘失去了其快速恢復瞬時故障的職能。所以應在 DG側裝設低周、低壓自動解列裝置，以便在重合閘動作前，將DG從故障線路中切除，同時為避免故障點持續電弧的影響，重合閘的動作時限應適當延長。

4 結語

分布式發電（DG）在目前電力市場中是一項新型的清潔能源發電形式，為電網系統提供了較為靈活的供電支持，它對改善電力的穩定性和質量都具有重要的意義，所以在市場中受到的關注也越來越廣泛。但是分布式發電在具體的使用中也還有非常多的問題，這就要求我們在使用之前一定要對分布式發電進行完善的研究和探討并提出可行的解決方案，在實際使用中才能將傷害降低到最小。尤其是接入分布式發電后會對電網繼電保護造成的影響，需要根據地方特性進行研究，然后尋求合適的解決方式。在電網發展過程中，分布式發電在電力市場中將會使用得越來越頻繁和常見，在研究中要注意結合電力實際，實現靈活、穩定、節能的綜合電網。

參考文獻

[1] 王麗君，侯營.分布式發電配電系統的繼電保護配置方案研究[J].沈陽工程學院學報：自然科學版，2012（2）：109-111.

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[3] 李姝婷.分布式發電對配電網繼電保護的影響[J].電子制作，2013（19）：33.endprint

3.2 配電系統中存在多個DG時對繼電保護的影響

與單一并入一個DG相比，在配電系統中接入多個DG后，系統的電路分流現象更加嚴重，而受影響最為明顯的是DG上游各線路的過流保護。

根據上述情況可以分析出來，在DG并入到電網系統中后對過電流保護的影響并不是很嚴重，在配合時需注意預留充足的配合度。而小容量的DG并入電網對繼電保護的影響主要的表現在DG接入點的上游部分，在解決這個問題時，可以選擇靈敏度較高的過流保護措施或者是對反時限過流保護方式做適當的調整。

3.3 分布式發電對線路重合閘的影響

在接入DG以前，配電網大多是輻射式結構，自動重合閘在恢復瞬時性故障線路的供電時，不會對配電系統產生任何沖擊和破壞。DG接入后，一旦線路因故障而跳閘，故障部分不再與電網相連而失去系統電源。而DG很有可能在故障后沒有脫離線路而繼續工作，則會在電網中形成由DG單獨供電的電力孤島。在重合閘動作時，電力孤島與電網不能保持同步，出現很大的相角差，這樣會造成非同期合閘，從而引起很大的沖擊電流，在此沖擊電流的作用下，線路保護很可能再次動作發生跳閘，而使重合閘失去了其快速恢復瞬時故障的職能。所以應在 DG側裝設低周、低壓自動解列裝置，以便在重合閘動作前，將DG從故障線路中切除，同時為避免故障點持續電弧的影響，重合閘的動作時限應適當延長。

4 結語

分布式發電（DG）在目前電力市場中是一項新型的清潔能源發電形式，為電網系統提供了較為靈活的供電支持，它對改善電力的穩定性和質量都具有重要的意義，所以在市場中受到的關注也越來越廣泛。但是分布式發電在具體的使用中也還有非常多的問題，這就要求我們在使用之前一定要對分布式發電進行完善的研究和探討并提出可行的解決方案，在實際使用中才能將傷害降低到最小。尤其是接入分布式發電后會對電網繼電保護造成的影響，需要根據地方特性進行研究，然后尋求合適的解決方式。在電網發展過程中，分布式發電在電力市場中將會使用得越來越頻繁和常見，在研究中要注意結合電力實際，實現靈活、穩定、節能的綜合電網。

參考文獻

[1] 王麗君，侯營.分布式發電配電系統的繼電保護配置方案研究[J].沈陽工程學院學報：自然科學版，2012（2）：109-111.

[2] 田佳.分布式發電對配電繼電保護影響及對策[D].濟南：山東大學，2010.

[3] 李姝婷.分布式發電對配電網繼電保護的影響[J].電子制作，2013（19）：33.endprint