試論分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

句欣欣

（國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司，山西太原 030012）

試論分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

句欣欣

（國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司，山西太原 030012）

目前我國的供電系統(tǒng)都是大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓的集中式單一供電系統(tǒng)，這種供電系統(tǒng)極易由于電網(wǎng)中的局部故障而引發(fā)大面積的電網(wǎng)事故。因此，國內(nèi)外專家提出了分布式發(fā)電這種相對小規(guī)模、分散式的供電方式。分布式發(fā)電接入過后，配電網(wǎng)中的潮流分布以及發(fā)生故障的電流大小和流向都會發(fā)生相應(yīng)的變化，對配電網(wǎng)的繼電保護(hù)產(chǎn)生一定的影響。

分布式發(fā)電 配電網(wǎng) 繼電保護(hù)

1 分布式發(fā)電

分布式發(fā)電是為了滿足特定用戶的需要或者支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以分散的方式布置在用戶的附近，發(fā)電的功率通常在幾十瓦到幾千瓦之間的獨(dú)立電源。分布式發(fā)電根據(jù)使用的技術(shù)類型分為燃汽輪機(jī)組發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等。按照使用的能源類型可分為化石燃料發(fā)電、電化學(xué)發(fā)電以及可再生能源發(fā)電三種類型。而根據(jù)分布式發(fā)電的技術(shù)類型的不同，所發(fā)出的電有工頻交流電、直流電和高頻交流電幾種，分布式發(fā)電與電力系統(tǒng)的并網(wǎng)方式有通過變壓器相聯(lián)的直接并網(wǎng)和經(jīng)逆變器并網(wǎng)兩種并網(wǎng)方式。分布式發(fā)電的運(yùn)行方式有獨(dú)立運(yùn)行、備用運(yùn)行和與大系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行。獨(dú)立運(yùn)行是在一些特殊的地理位置，分布式發(fā)電作為獨(dú)立的電力供應(yīng)電源。備用運(yùn)行是作為一些備用電源來使用的，比如醫(yī)院的電力供應(yīng)等。而其他時(shí)候的分布式發(fā)電主要都是并入當(dāng)?shù)氐呐潆娋W(wǎng)對當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷進(jìn)行電力補(bǔ)充。

2 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及保護(hù)配置

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)多是單電源輻射狀結(jié)構(gòu)，所以，配電網(wǎng)的保護(hù)配置相對比較簡單。現(xiàn)在我國配電網(wǎng)繼電保護(hù)主要有傳統(tǒng)的三段式電流保護(hù)方案和反時(shí)限過電流保護(hù)方案兩種。三段式電流保護(hù)方案就是瞬時(shí)電流速斷保護(hù)、定時(shí)限電速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)就是按照躲過本線路末端短路時(shí)流過的最大電流進(jìn)行整定，瞬間將故障進(jìn)行切除。定時(shí)限電流速斷保護(hù)按照線路末端故障時(shí)有足夠的靈敏度并與相鄰線路的瞬時(shí)電流保護(hù)配合整定。過電流保護(hù)是按照躲過本線路最大的負(fù)荷電流并與相鄰線路過電流保護(hù)配合整定。反時(shí)限的過電流保護(hù)方案是保護(hù)動作時(shí)限和被保護(hù)線路中短路電流大小相關(guān)的一種保護(hù)方案。短路電流越大，保護(hù)的動作時(shí)限越短，這樣的保護(hù)可以同時(shí)滿足速動性和選擇性的要求，這種保護(hù)方案在配電網(wǎng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用較為廣泛。

3 分段式發(fā)電對三段式電流保護(hù)的影響

配電網(wǎng)中并入分布式發(fā)電過后，電力系統(tǒng)的潮流就會重新分布，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，故障電流的大小和流向都會發(fā)生改變。并且分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的位置不同，故障電流的大小和流向也會有所不同，從而分布式發(fā)電對于三段式電流保護(hù)的影響也會有所不同。

3.1 當(dāng)在線路的末端接入分布式發(fā)電時(shí)

當(dāng)分布式發(fā)電下游發(fā)生短路故障時(shí)，由于P3、P4感受不到故障電流，所以P3、P4的動作行為不會受到分布式發(fā)電的影響。P1、P2感受到的短路電流的大小和方向與并入分布式發(fā)電前沒有變化，所以保護(hù)的動作行為不會受到分布式發(fā)電并入的影響，P2可以可靠性動作并切除故障線路。當(dāng)分布式發(fā)電上游發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)P3、P4還是感受不到故障電流，所以，P3、P4的動作行為也不會受到分布式發(fā)電并入的影響，流過故障點(diǎn)的短路電流由系統(tǒng)和分布式發(fā)電共同提供，但是流過保護(hù)P1的故障電流卻只由系統(tǒng)提供，保護(hù)動作行為不受到并入分布式發(fā)電的影響，P1能夠可靠性動作并切除線路。P2能夠感受到分布式發(fā)電提供的短路電流，但是卻有兩種可能性存在。一種是分布式發(fā)電提供的短路電流足夠大，P2可以可靠性動作并切除線路，形成電力孤島，但是由于電力孤島可能會對系統(tǒng)和用戶設(shè)備造成危害，所以一般都不允許孤島運(yùn)行。一種是采取反孤島策略，使得并入配電網(wǎng)的分布式發(fā)電瞬時(shí)感應(yīng)電壓驟降與系統(tǒng)自動解列。同一母線的其他饋線發(fā)生短路故障時(shí)，最理想的情況下是僅有P4動作并切除故障線路，但是需要限制分布式發(fā)電的容量來保證保護(hù)的選擇性。

3.2 在線路中間并入分布式發(fā)電

當(dāng)分布式發(fā)電下游發(fā)生短路故障時(shí)，P3、P4感受不到故障電流，所以保護(hù)動作不會受到分布式發(fā)電并入的影響，流過P2的故障電流將會由系統(tǒng)和分布式發(fā)電共同提供，保護(hù)能夠可靠性動作并切除故障電路。當(dāng)分布式發(fā)電上游發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)P3、P4感受不到故障電流，所以P3、P4的動作行為不會受到分布式發(fā)電并入的影響，但是同時(shí)還是需要限制并入系統(tǒng)的分布式發(fā)電的容量，保證P1的靈敏度不會降低。當(dāng)同一母線的其他饋線發(fā)生短路故障時(shí)，P2感受不到故障電流，P2的保護(hù)動作行為不會發(fā)生改變，同時(shí)要限制分布式發(fā)電的容量，否則容量過大的會導(dǎo)致P1誤動并切除線路，分布式發(fā)電會與系統(tǒng)自動解列，從而失去了保護(hù)的選擇性。

4 分布式發(fā)電對反時(shí)限過電流保護(hù)的影響

與對三段式電流保護(hù)相同，分布式發(fā)電對反時(shí)限過電流保護(hù)接入線路的不同位置也會產(chǎn)生不同的影響。

（1）在線路末端并入分布式發(fā)電時(shí)。在L1區(qū)發(fā)生短路故障時(shí)，流過P1的故障電流僅有系統(tǒng)提供，P1能夠可靠性動作并切除故障線路。P2、P3是否動作取決于其感受到的分布式發(fā)電的容量的大小，一般為了避免電力孤島的出現(xiàn)，無論P(yáng)2、P3動作與否，分布式發(fā)電都會與系統(tǒng)自動解列。在L2區(qū)發(fā)生短路故障時(shí)，P1、P2保護(hù)動作行為不受到分布式發(fā)電并入的影響，P2能夠可靠性動作并切除故障線路，分布式發(fā)電會與系統(tǒng)自動解列。在L3區(qū)發(fā)生故障時(shí)，P1、P2、P3的保護(hù)動作行為都不會受到分布式發(fā)電并入的影響，P3會可靠性動作并切除故障線路。

（2）在線路中間并入分布式發(fā)電。當(dāng)在L1區(qū)發(fā)生短路故障時(shí)，P1一般不會拒動，但是故障電流的減小會增大反時(shí)限過流保護(hù)的動作延時(shí)，不利于故障的快速切除。在L2區(qū)發(fā)生短路故障時(shí)，P3不會感受到故障電流，反時(shí)限過流保護(hù)的動作行為受分布式發(fā)電的影響并不大。當(dāng)L3區(qū)發(fā)生故障時(shí)，P3會可靠性動作并切除故障線路。

5 結(jié)語

分布式發(fā)電是為了滿足特定用戶的需要或者支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以分散的方式布置在用戶的附近，發(fā)電的功率通常在幾十瓦到幾千瓦之間的獨(dú)立電源。現(xiàn)在我國配電網(wǎng)繼電保護(hù)主要有傳統(tǒng)的三段式電流保護(hù)方案和反時(shí)限過電流保護(hù)方案兩種。分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的位置不同，故障電流的大小和流向也會有所不同，從而分布式發(fā)電對于配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響也會有所不同。

［1］徐宗萍.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，（35）：77-77.

［2］潘東立.淺析分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，（1）：67-67，68.

［3］許紅洲.淺談分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響［J］.軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014，（19）：108-108.

本文在介紹了分布式發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了分布式發(fā)電對于現(xiàn)有的配電網(wǎng)的繼電保護(hù)的影響。大量分布式發(fā)電的接入改變了配電網(wǎng)故障電流的大小與分布以及現(xiàn)有繼電保護(hù)裝置的基礎(chǔ)條件。本文重點(diǎn)討論了分布式發(fā)電接入對于不同配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。