探究分布式電源并網后繼電保護整定

朱士華，張 明

國網四平供電公司檢修分公司

探究分布式電源并網后繼電保護整定

朱士華，張 明

國網四平供電公司檢修分公司

分布式發電作為一種新興的發電技術，可以附近能源的可持續發展。隨著分布式電源的并網后，改變了傳統配電網結構，對配電網的繼電保護產生影響，因此需要進行分布式電源并網后的繼電保護整定。本文從分布式電源并入電網后產生的問題以及影響著手，分析了分布式電源容量及接入電壓等級的整定方案，保護電網的可靠運行。

分布式電網；并網；繼電保護

1 引言

我國一直以來使用的大機組、大電網以及高電壓為特征的集中式供電系統一方面無法滿足未來電網的需求，另一方面也有著成本高、運行難度大、無法跟蹤重要符合供電、環境污染嚴重等問題。因此，將分布式發電系統并入大電網系統也是未來智能配電網的發展方向，可以為偏遠地區提供可靠可行的供電，有著巨大的市場價值。但是隨著大量的分布式電源引入配電網也帶來了一系列的問題，其中最為嚴重的問題就是對配電網傳統繼電保護帶來負面的影響。因此，要研究分布式電源并網后繼電保護整定方案具有一定的應用前景與研究價值。

2 分布式電源的概念及分類

分布式電源（Distributed Generation，DG）指的是直接布置在配網或者分布在負荷附近的功率為數kW至50MW的小型規模化、與環境兼容的獨立電源。其包括功率較小的內燃機、微型燃氣輪機、燃料電池、可再生能源等。其特征可以歸納為如下：

(1)容量小。具體指即插即用、高效的分布式發電單元。

(2)本體控制弱。分布式電源可以看作是系統中的一個負載，因此本體控制與大機組相比相對較弱。

分布式電源靠近負荷中心建設的優勢可以滿足電力增長的需求，還可以作為備用電源為大面積癱瘓的系統進行供電。隨著電力電子技術的進步，分布式發電系統也在不斷發展，在發展中存在的問題有：分布式電源的接入點一般定在配電系統當中，接入方式和接入點的具體選擇需要進一步的研究，由于電源接入會引發電能質量問題，也需要進行研究解決，需要提高分布式發電單元的效率和發展基于清潔能源或可再生能源的分布式發電系統。

3 分布式電源對繼電保護的影響

(1)分布式電源接入容量對保護的影響

設基準容量，基準電壓，系統阻抗，每個線路的阻抗均為，并入電網的DG阻抗，DG容量分別是1MVA、2MVA、10MVA。根據整定要求，電流速斷的可靠系數，經過計算得到的電流速斷定值。由圖1所示，當k1點發生故障時，系統和分布式發電機組同時會向故障點提供短路電流，根據不同的分布式發電機組容量可以得到k1點故障時的短路電流。在電壓等級相同的網絡中，分布式電源對故障點短路電流的貢獻度會隨著接入容量的增加而增加，若短路電流增加，靈敏度提高，線路的速斷保護范圍也會隨之擴大。

圖1中，曲線1是DG未并網時的短路電流，曲線2是DG對電網產生的短路電流，曲線3是DG并網后的短路電流。由曲線圖可知，隨著接入容量的增加，提供的短路電流越大，對保護的影響也就越大，DG接入容量為10MVA時，短路電流遠遠高于電流速斷定值，此時在保護線路全長的同時，也保護了下級設備。

圖1 三種情況下的短路電流曲線圖

(2)分布式電源接入電壓等級對保護的影響

若將上述的分布式電源接入到35kV的電壓等級網絡當中，根據整定要求，電流速斷的可靠系數，經過計算得到的電流速斷定值。隨著電壓等級的升高，對電路保護的影響會隨著DG接入后對相鄰線路故障點短路電流貢獻率的減小而減小，盡管DG提供短路電流，但是造成的線路保護范圍不會增加到線路全長，從而造成保護越級跳閘故障。因此，在分布式電源并入電網之后，應當考慮對電路保護的影響，考慮不同電壓等級限定DG接入的容量，使相鄰的線路仍然能夠進行保護動作，減小對故障點短路電流的貢獻度。

4 分布式電源并網后繼電保護整定

根據上一章的分析，當相鄰的線路發生故障時，容量不相同的分布式電源并入到電壓等級不同的電網時會對流過保護的短路電流產生影響，使保護發生誤動。因此分布式電源并網后的繼電保護整定需要考慮到以上因素，具體方案如下：

(1)根據分布式電源的容量等相關參數計算得到分布式電源的阻抗。

(2)依據網絡結構計算分布式電源并入電網后發生故障的線路末端的短路電流。

(3)根據整定原則，為保證上下級設備之間的可選擇性，電流速斷保護按照最大值來運行，這樣可以躲過線路末端故障的最大短路電流整定，進而可以減少保護范圍，無法保護線路全長的同時也保證不會保護下級設備。

5 結論

綜上所述，當分布式電源并入電網以后，保護的整定應當考慮對故障點短路電流的貢獻度。本文提出的考慮分布式電源容量以及接入電壓等級的整定方案，可以有效的控制電流速斷的保護范圍，如此避免保護誤動故障，保持電網的可靠安全運行。

[1]梁有偉，胡志堅，陳允平.分布式發電及其在電力系統中的應用研究綜述[J].電網技術，2003,27(12):71-75,88.

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