分布式電源對配電網繼電保護的影響

摘 要：隨著經濟的發展，人們對能源的需求越來越大，能源危機成為每個國家在發展中面臨的重大問題。分布式發電是一種新型的發電技術，可以實現能源的可持續發展和保護環境的目的。本文重點分析了分布式電源接入容量、接入位置等方面對配電網繼電保護的影響，以供廣大讀者參考。

關鍵詞：分布式電源；配電網；繼電保護

分布式電源是一種分布在配電網上的小型模塊式的獨立電源，功率大小在10kW～30MW之間，可以實現與環境兼容，同時還具有再生能源、降低網損、節約投資成本、提高供電可靠度等效益。

1 分布式電源的主要特點

第一，分布式電源是一種容量特別小的即插即用型發電單元；

第二，相對于傳統的大機組，分布式電源的本體控制相對于傳統大機組比較弱，在一定程度上只是大機組的負負載；

第三，分布式電源的接入點和接入方式與傳統電源不一樣，接入點一般是在配電系統內；

第四，分布式電源可以與環境相容，同時還可以實現能源再生利用，對世界上一直關注的環保問題具有重大作用，充分實現能源再生也是分布式電源系統研究的重要方向；

第五，分布式電源的快速發展離不開電力電子技術的進步，特別是對電源研究加大了科技投入；

第六，分布式電源的接入容易引發電壓閃變、諧波等電能質量問題，如何改善這方面的問題也是分布式電源研究的重要項目。

在接入配電系統之后改變了原有的結構，還有接線方式，由一個電源供電變為多個電源，這樣就使得系統故障變得復雜了，當有短路時候，兩個以上電源都提供短路電流，擾亂了原有的繼電保護方式，本文對各種不同情況下分布式電源接入情況進行分析，提出改進方法。

2 配電網絡

配電網的形式很多，主要包括放射式接線、樹干式接線和環網式接線，具體方式的選擇要根據供電可靠性的要求來決定，其中放射式接線是我國城鄉配電系統經常采用的結構形式，這種結構形式具有擴容簡單、接線比較可靠等優勢。

配電網電壓的等級大約為10kV，這是將變電所以上的系統化為等值的電壓源，同時可以用短路容量來表示短路水平達到了解系統阻抗、實現繼電保護整定計算的目標。

在配電網絡中，中壓配電網經過高壓配電網連接到發電廠，這樣就會距離系統電源的電氣比較大，所以最大運行方式和最小運行方式的短路容量幾乎一樣，變壓器的短路容量在最大運行方式時是250/MV·A，最小運行方式是225/MV·A。

3 分布式電源對配電網繼電保護的影響

3.1 配電網繼電保護

相對于傳統大系統的繼電保護，配電網絡的繼電保護比較簡單，常用的保護方法包括電流保護、距離保護、電壓保護等。繼電保護動作值主要包括設備故障點上的保護裝置進行故障切除和上下級的裝置做到后備工作。

配電網的結構也會隨著分布式電源的接入也發生變化，主要是分布式電源具有助增電流的作用，會促使故障點的故障電流變大，并且分布式電源還會對分布式電源附近節點的短路水平造成一定影響。

分布式電源在接入配電網后會由于自身的助增和分流作用對故障電流的大小產生一定影響，甚至會對保護裝置的靈敏度和保護范圍造成一定的影響，最終影響整個線路的上下級配合。如果這種影響不是太大，并且繼電保護的保護范圍和靈敏度不會影響太大，那樣就不必改變繼電保護。但是分布式電源會改變附近節點的短路水平，所以繼電保護的靈敏度還會受到一定影響，需要進一步對其檢測和觀察。

另外一方面，由于配電網采用單端電源供電方式，并且繼電保護沒有方向元件，所以分布式電源接入配電網后會造成配電網變成雙端電源供電形式。一旦在線路上游發生故障，分布式電源產生的故障電流就會從負荷側流向系統側，上游和下游都會隨之產生故障，并且由于沒有方向元件，故障電流會超過整定值，這樣就對保護動作的選擇性產生很大影響，甚至會藏式動作的選擇性。所以方向元件是在分布式電流插入后必備的保護裝置，對整個繼電保護都有很大影響。

3.2 分布式電源接入位置對繼電保護的影響

分布式電源接入配電網后對系統短路電流的大小主要取決于接入點的等效阻抗和等效阻抗比值，保護的位置不同，其影響效果就會不同。

如果分布式電源的短路故障發生在下游，同時保護動作行為不會受到分布式電源接入的影響，故障點電流的增大會導致保護的短路電流也增大，最終造成整個保護范圍都失去選擇性，靈敏度也會隨之降低。如果線路末端發生故障，流經故障點的電流會隨之增大，但是要小于在未接分布式電源時的電流，這樣就得到了減少繼電保護范圍的結果。

如果分布式電源的短路故障發生在上游，同時保護動作行為不會受到分布式電源接入的影響，隨著故障點電流的增大，原來的線路也會立刻變為雙電源供電線路，這時就要在對側裝設斷路器，并且把斷路器跳開實現切除故障的目的。分布式電源會起到助增作用，故障電流會隨之增大，并且大于未接分布式電源的故障電流，所以會得到增大電流保護范圍的結果。

3.3 分布式電源接入容量對繼電保護的影響

如果分布式電源的容量過小，那么對配網線路保護的影響就不會太大；如果這種容量比較小的分布式電源進行連接起來就會導致故障發生，促使故障電流過大，對繼電保護造成一定的影響。如果故障發生在相鄰饋線出，就會對電流產生一定的誤動，需要對其他段的電流進行重新整定。

在分布式電源接入位置不變的情況下，分布式電源容量的變化會對配電網發生故障造成很大的影響，甚至對短路電流都會造成很大改變。比如分布式電源容量在增大時，分布式電源流入故障點的電流也會隨之增大，在任何位置都是如此。

對于同一點的故障，如果分布式電源流經下游的故障電流增大，會導致整個上游保護流經的電流減小，下游的保護范圍會變大，而上游的保護范圍卻隨之減小。

當分布式電源達到一定程度時，會造成多種故障的發生，在這種情況下就需要本段的電流迅速切斷。如果分布式電源超過一定限度會造成線路的首尾端發生故障，繼電保護位置都會發生跳閘，保護將失去選擇性。

4 改進措施

在分布式電源兩側加裝一些元件，在保護的那側加裝斷路器，當一段線路兩端功率一負一正，則可以判斷為這個區域內故障，對于下游的可以將它當做增助電源，重新進行整定，第二就是加裝故障限流器。

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作者簡介：蘇小東（1979-），男，江蘇宿遷人，專科，研究方向：機電一體化。