探析分布式發電系統繼電保護技術

王濤++楊利劍+付強++魏延彬

[摘 要]隨著我國科學技術發展水平的不斷提升，新材料技術、電子技術、電力技術以及計算機技術的應用水平均獲得了大幅度提升，這在很大程度上擴大了常規性電網與分布式發電技術之間的聯系，對比于傳統的分布式發電，現代分布式發電在獨立供能的基礎上，實現了電網并入運行，這種創新不僅可以為電網提供電壓支持、提高電能質量、降低線損發生概率，還可以有效降低輸配電的容量壓力，促使電力系統更具穩定性。不過，與此同時，分布式電源并入也帶來了一系列障礙性因素，最為顯著的便是分布式發電保護。

[關鍵詞]分布式 發電系統 繼電保護技術

中圖分類號：TG333.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0043-01

分布式發電具有極為顯著的優越性，例如，高效、節能、環保、能源多樣化等，受到了電力工程的廣泛應用以及大力推廣。本文對分布式發電與電網實現并入運行后，所帶來的繼電保護問題進行了深入分析，并提出了相應的解決策略。

一、分布式發電系統給繼電保護技術帶來的不良影響

（一）保護拒

分布式電源向配電網輸送的故障電流會在很大程度上減小檢測線路保護電流值，導致檢測值不滿足保護動作值，相應的保護措施無法順利啟動。

（二） 保護誤動

一旦周邊項目出現電源故障，分布式電源反向電流會提高自身所在線路的檢測電力值，當檢測電力值滿足動作值要求標準后，反向電流所在線路將會出現自動跳閘現象。

（三） 故障水平變化

分布式電源的并入，不僅可以擴大故障電流，還可以降低故障電流。如果分布式電流在配電系統某區域存在容量過大的現象，將會導致故障電流出現大幅度波動情況，此時，相關人員必須擴大相應斷路器容量，并對相應的保護裝置進行升級處理。

（四） 供電喪失可靠性

如果分布式電源運行線路存在故障重合的現象，而分布式電源并沒有出現跳閘脫網的情況，這種非同期重合將會在很大程度上誘發保護誤動作，甚至導致設備損壞，線路無法繼續運行，電網系統將會在較長時間內無法為用戶提供電能服務。

（五） 無法合理調節電壓

分布式電源具有容量大的特點，將其并入配電網，極易導致并入線路出現電壓越上限的情況。而一旦該線路因故障停止運行后，又可能出現電壓越下線的情況。相關人員要想對電壓進行合理調節，促使其滿足需求標準，必須將一系列附屬設施加設于周邊線路上，這將會在很大程度上擴大分布式電源的并入資金成本。

二、 孤島監測技術、反孤島保護

基于主電網未連接的條件，分布式發電系統繼續提供供電服務極為孤島現象。當電網存在孤島現象，將會誘發一系列后果，例如，因無法有效控制孤島電壓及頻率而損壞用戶設備，線路帶電給檢修人員的生命健康以及財產安全帶來威脅等。普遍來說，當主電網處于斷開狀態時，相關人員要立即采取有效的措施調控孤島系統，當徹底消除系統故障后，才能對分布式發電系統進行恢復以及并入處理。我國相關文件中曾明確指出，當電網出現故障時，在重合閘做出反應之前，應確保分布式電源不再將電能傳輸給電網，從而避免分布式發電系統將電能輸送給配有自動重合閘設備的配電網。因此，在電網系統的實際應用中，分布式發電系統必須擁有反孤島保護能效，即電網斷離功能以及孤島監測功能。

如果分布式發電系統的容量屬于中小等級，最為常見的配電網并入模式為逆變器并網。以逆變器并網為基礎的孤島監測法有很多，大致可以劃分為兩個類別，一是主動式檢測；二是被動式檢測。由于不同檢測法的檢測原理也具有一定的差異性，因此，又可以將這兩類檢測類型劃分為多個檢測方法。被動式檢測的檢測對象是公共點運行參數，通過參數是否存在異常現象判斷孤島現象；而主動式檢測的主要檢測手段是將擾動信號傳輸給公共點，由此對系統是否存在孤島現象進行判斷。孤島系統的電路運力如下所示：

普遍而言，分布式電源在并入配電網逆變器時，均會經歷過/欠頻，即OUF，和過/欠壓，即OUV的保護，如果分布式電源在運行過程中所產的相應參數大于給定閾值，OUF、OUV便會解列配電網系統與分布式電源，這種方式屬于孤島檢測方法。以OUF、OUV為基礎進行孤島監測，并不需要加設相應設備，具有良好的操作便捷性以及經濟性，屬于常用的基礎檢測方法。不過，如果分布式發電值等同于負載功率，無論電壓及頻率如何變化，其運行參數均不會大于給定閾值，那么此種檢測方法將無法發揮自身所具備的能效。由此可見，以OUF、OUV為基礎進行孤島監測會留存一定的檢測空白區，即NDZ。利用電壓諧波監測儀檢測法對孤島進行檢測，主要手段是檢測公共點電壓總諧波的畸變率；；利用相位突變檢測法對孤島進行檢測，主要手段是檢測電壓、電流二者的相位差是否存在跳變現象。無論通過哪種方法對孤島現象進行檢測，均會留存一定的檢測空白區，導致在使用過程中，檢測方法所具備的能效無法得以有效發揮。

應用主動檢測法，主要手段是將一定的干擾信號添加于逆變器控制信號中，低逆變器輸出進行檢測。如果逆變器成功并入配電網，此時再輸入干擾信號將無法發揮其應有的作用，不過，一旦系統存在孤島現象，干擾信號所具備的能效便會立刻凸顯。現階段，備受關注的檢測方法有兩個，分別為系統故障等級檢測法、無功輸出檢測法。首先，無功輸出檢測法的主要應用是對分布式發電系統所具有的勵磁電流進行有效控制，繼而促使其遵照一定的規格生產無功電流檢測系統是否存在孤島現象，不過，要想確保勵磁電流成功生產出無功電流，必須有效連接主系統與分布式電源。利用無功輸出檢測法檢測系統是否存在孤島現象具有良好的可靠性與可行性，不過，該方法具有動作啟動周期長的弊端，普遍來說，需要延緩幾秒鐘，才會執行相應動作。因此，無功輸出檢測方法多被用于后備方法。系統故障等級檢測法的主要應用是在電壓歸零時開啟晶閘管，并結合并聯電感對電流進行測量，通過檢測系統阻抗，明確故障等級。應用這種方法檢測孤島現象，會造成一定的信號擾動，進行導致系統無法正常運行。

三、分布式發電系統繼電保護技術的發展趨勢

分布式電源實現大量并網，給電力系統帶來的巨大的沖擊，其中最為顯著的便是給保護系統帶來的不良影響，現階段，此方面的影響雖然受到了相關人員的重點研究，但并沒有實現全面解決。要想對電網以及分布式發電系統二者之間的關系進行有效的協調處理，促使分布式發電技術所具備的能效得以全面實現，不僅要在系統出現故障時，及時斷離分布式發電系統，還要有效降低系統故障給分布式發電系統帶來的不良影響。

因此，分布式發電系統繼電保護技術的發展趨勢可以劃分為六點：一是，基于良好客觀環境的支持，調整電網所有的電路保護，從而有效減小分布式發電系統并入給系統保護帶來的不良影響；二是，將故障限流器最為重點研究對象，尤其要加大對世界范圍內先進故障限流器的科研力度；三是，改善分布式發電系統的斷離措施，確保在故障發生時，分布式發電系統可以迅速且有效的與電網實現斷離；四是，對電網、分布式發電二者之間的關系進行深入研究，并結合分布式發電特點，設定具有針對性的以及可行性的保護方案；五是，基于相關理論的指導，以全方面、多方位的視角研討孤島效應，從而對孤島保護方案進行有效改善，促使其更具可靠性、實用性以及簡便性；六是，結合先進的通訊技術，對廣域保護進行深入研究，從而促使配電網的廣域保護全面覆蓋分布式發電系統。

結語：

本文對分布式發電系統實現并網給電力系統帶來的影響進行了闡述，并分析了現階段繼電保護技術的研究進展，以期可以為分布式發電系統繼電保護技術的完善工作提供有價值的建議。

參考文獻：

[1] 鄭小麗.關于智能電網繼電保護實踐及分布式電源接入技術探析[J].電子制作，2014（07）.

[2] 黃永東.分布式發電系統的繼電保護技術分析[J].經營管理者，2015（19）.