淺析分布式電源的接入對配電網的影響

祁文坤

國網湖北省電力公司恩施供電公司

淺析分布式電源的接入對配電網的影響

祁文坤

國網湖北省電力公司恩施供電公司

未來傳統能源的枯竭將不可避免，可再生能源形式的分布式電源逐漸成為熱點，然而隨著國內分布式電源數量、規模的不斷增長，通過將其接入配電網能夠有效緩解資源短缺及使用化學燃料造成的污染問題。但是由于分布式電源接入配電網后明顯改變了傳統的配電網結構，導致在系統發生故障時，原有的繼電保護系統動作行為受到很大影響。在本文里，我們就針對這一問題進行探討其保護配置方法。

配電網；自適應；疊加原理；繼電保護；分布式電源

引言

分布式電源(DG)接入配電網之后，必然會轉變電網過去的單電源、放射狀結構特點，讓配電網內部各個支路的潮流不僅僅是單方向的流動，可以說，讓系統中短路電流的方向與大小發生了直接的轉變，甚至還可能造成配電網故障無法及時隔離，導致配電網故障逐漸蔓延。所以，我們必須要深入探討DG接入配電網對于繼電保護所造成的影響，同時，還應當進一步分析DG接入配電網后的電流保護方案。

1 DG接入對繼電保護的影響

1.1 DG對配電網繼電保護系統的影響

DG接入配電網后對繼電保護的影響不可避免，其影響一般與容量、接入位置、類型有關。目前10kV配電網網架結構一般是環型網架，輻射形單電源供電，10kV線路通常采用傳統的三段式的過電流保護作為線路的主保護和后備保護。從配電網的特點分析DG接入對配電網保護系統存在多方面的影響，其中最為典型的影響包括以下幾個方面：①導致本線路保護的靈敏度降低及拒動；②導致本線路保護發生誤動；③導致相鄰線路的瞬時速斷保護誤動并失去選擇性；④導致重合閘不成功或非同期合閘；⑤可能形成非計劃孤島，影響系統安全和供電質量。

1.2 DG接入線路及相鄰線路發生短路

DG接入點上游線路發生短路故障，受反方向短路電流影響，短路發生點至DG接入點之間的電流保護可能誤動作，不會影響到其他位置的電流保護。DG接入點下游線路發生短路故障，DG接入點上游線路因短路電流減小導致靈敏度降低，電流保護可能發生拒動，而短路發生點至DG接入點受助增作用影響短路電流增大，保護靈敏度隨之增加，這就可能導致保護范圍擴大到下一條線路而引起保護誤動作。由上述分析可知，DG的接入會對配電網的繼電保護和系統的可靠性帶來不利的影響，所以在優化配置分布式電源時，考慮繼電保護的約束必不可少。在傳統三段式電流保護中，I段瞬時電流速斷保護最為重要，所以本文重點分析的是配電網中接入DG后，對保護裝置原有電流保護的I段的影響。采取的思路是對短路電流進行約束，用懲罰函數淘汰掉短路電流大于保護裝置原有I段整定值的解。

2 分布式電源的接入對配電網的策略

2.1 開斷設備改造

分布式電源的接入會導致短路點電流的增加，降低斷路器開斷裕度，嚴重時甚至造成斷路器不能正常開斷。因此需對分布式電源并網后各斷路器安裝處可能出現的最大短路電流重新進行校驗，并更換不滿足運行要求的斷路器。

2.2 協調控制策略

采用微電網中央控制器，對分布式電源運行狀態進行采集和監視，實現微電網電源、儲能、負荷的實時動態調節功能，保證微電網安全、穩定運行。主要控制模式有：并網運行、孤網運行、并網轉孤網、孤網轉并網等。1)并網運行。微電網中央控制器執行并網運行的實時控制策略。為提高分布式電源利用效率，微電源一般以最大出力運行，儲能裝置將起到平抑微電源出力波動、削峰填谷等作用。同時，儲能控制器將按照中央控制器下達的調控指令實現儲能裝置的充放電，確保聯絡線路輸送功率在規定的范圍內。2)孤網運行。微電網中央控制器執行孤網運行實時控制策略。一般將可控的微電源作為微電網主電源，并以恒壓恒頻(U/f)控制方式運行，其他微電源和儲能裝置則根據微電網中央控制器下達的調控指令調節各自的運行出力，實現微電網內部電力供需平衡。當可控微電源和儲能裝置的調節能力不足時，微電網中央控制器將下達微電源/儲能/負荷投切指令。

2.3 DG對配電網繼電保護系統的影響應對措施

DG的接入已經對配電網傳統三段式電流保護產生了不利影響，一些文獻已經提出了一些解決方案：如基于Agent技術的保護方案通過在配電網中構建通信網絡，引入智能終端單元，保護方案依靠通信網絡來采集信息可以實現保護的電氣量和狀態量信息，并將這些信息通過通信網絡匯集，再對各處的信息進行整體分析判斷，從而實現故障的準確定位及切除。在智能電網與廣域通信網更加緊密結合后，智能保護裝置可以根據更加實時準確的對配電網故障作出反應，DG也可以更好地融入未來的智能配電網中。在DG接入點加裝故障限流器(FaultCurrentLimiter，FCL)來限制故障時DG提供的助增電流的影響。根據自適應保護，帶DG的配電網根據系統運行方式和網絡拓撲及故障時電氣量的實時變化，同步調整保護裝置參數及定值采用浮動門檻等。以上方法都是努力將DG接入后對配電網拓撲結構及潮流的不利影響降至最低，使其不至于影響配電網保護的正確動作或使得配電網保護裝置能適應DG接入的新型拓撲，從而使配電網在DG接入和保護之間找到最優平衡點。

結語

在電力系統中，配電系統處于電力系統的末端，直接與用戶相連，聯系了電源或輸變電系統與用戶，負責將電力從變電站輸送到用戶，一旦配電系統發生故障就會造成大量的負荷丟失，使用戶或者企業失電。配電系統的可靠性直接關系到用戶供電的連續性。而能源的需求量越來越大，導致各種新型分布式電源接入配電網，新型能源發電接入配網是未來電網的發展方向，同時，分布式電源的接入，使傳統配電網的網絡結構、供電來源、潮流方向等都發生了巨大的變化，因此有必要分析和評估分布式電源接入后對配電系統的影響。

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