探析分布式發電對配電網繼電保護的影響

摘 要：分布式發電直接影響當前的配電網絡結構，同時還影響配電網中短路電流的大小與方向，進而對當前的配電網運行與控制產生較大的影響?；诖?，本文結合分布式發電的概念，以10kV配電網饋線保護為例，深入分析當前分布式電源接入配電網對繼電保護裝置帶來的問題，明確其產生的影響，為實際生產提供參考分析。

關鍵詞：分布式發電；配電網；繼電保護

隨著時代不斷發展，我國逐漸對配電網進行優化建設，促使當前的分布式發電技術被廣泛的應用。分布式發電技術自身具有良好的環保性與高效性特點，其系統的大量應用可以改變配電網電源網絡布局，由單電源輻射變成雙電源或者多電源輻射網絡，進而改變了配電網的故障電流的大小、方向及系統潮流，增加了配電網饋線保護的定值整定計算的難度，同時影響配電網饋線繼電保護裝置對故障的判斷。

一、分布式發電概念

當前，我國發電與輸配電技術不斷創新應用，以滿足新時期人們的需求。分布式發電技術是當前較為先進的發電技術，又被人們簡稱為“DG”，主要是指當前為滿足部分特殊用戶自身的需求進行設計的小型發電機組，其自身支持當前原有的配電網的經濟運行。目前分布式發電可分為風力發電、光伏發電、燃料電池發電、小水電以及燃氣輪機發電等。在實際的應用過程中，分布式發電自身具有較強的優勢，首先可以彌補大電網安全穩定性的不足，在意外災害發生時繼續供電，已成為集中供電方式不可缺少的重要補充，可靠性較高；其次可以提高資源利用效率，降低對環境造成的污染；最后輸配電損耗很低，無需建配電站，降低建設及安裝的費用。相對來說，分布式發電并網運行是當前時代發展的必然，也是主要的方向，利用其自身的優勢性能對電力系統的運行進行強化，但在實際的應用過程中，難免會對當前的配電網繼電保護裝置產生影響。[1]

二、配電網結構及保護配置

現階段，當前我國城鄉大多數配電系統主要是以放射式結構為主，故配電網繼電保護也是以此為基礎進行設計與保護。我國配電網傳統上的保護配置是在變電站內斷路器保護設置為三段式電流保護、過流后加速、三相一次重合閘；主干線設置斷路器；支路上設置熔斷器。這種保護方式以電流判據為基礎，利用時間極差配合切除配網線路故障；但也有一定局限性，需要站內斷路器保護三段式電流保護預留時間裕度給配網主干線的斷路器，容易出現保護失配而越級跳閘的情況，同時限制了主干線的斷路器的安裝數量。

隨著配電網供電可靠性要求的提升以及配網自動化的發展，配電網保護配置有所優化，主干線設置自動化負荷開關或者斷路器；支路上設置自動化斷路器或者熔斷器。下文將以放射式配電網結構為例子來分析分布式發電對配電網繼電保護的影響。

三、分布式發電對配電網繼電保護的影響

分布式發電對配電網繼電保護影響較大，具體而言，主要體現在以下幾方面：

（一）對主饋線保護的影響

實際上，分布式發電對于當前的三段式電流保護產生的影響較大，尤其是在當前以站內斷路器保護為配電網主保護的背景下，若接入分布式發電的配電網出現故障時，受分布式電源影響，導致配電網自身的故障電流大小與分布出現明顯的變化，即對電流產生分流或者助增情況，進而造成保護裝置此時流過的電流可能增大也可能降低，直接對其保護的范圍與靈敏度造成影響，最終導致繼電保護裝置各部分組成之間的配合出現問題。當前分布式發電對于配電網主饋線三段式電流保護產生的影響主要體現在以下幾方面：

首先，降低本饋線自身部分靈敏度，甚至嚴重時將導致其發生拒動，例如，在下圖中，如果DG1未接入而在BC段接入DG2，當在k2發生故障時，按照當前的繼電保護的選擇性原則應由R2動作進行切除故障。而實際上故障點k2的故障電流由DG2與系統側電源共同提供，并且大于接入DG2前的故障電流。同時由于DG2的分流作用，導致R2感受到的故障電流減小，直接影響保護R2的靈敏性。如果在k3點發生故障，則R3感受到的故障電流和故障k3的故障電流相等，都是由系統側電源和DG2共同提供，這個電流比DG2接入前更大，促使保護R3的靈敏性增加。[2]例如，下圖是案例的配電網分析圖，如下圖所示。

其次，導致本饋線保護誤動作，分布式發電在接入過程中，其接入的位置對其產生的影響較為直接。例如，依舊以上圖為例，圖中母線A與DG1之間為雙側電源供電，而DG1下游部分為單側電源供電。當BC段任意點k1發生故障時，保護R3將感受到由DG1流至k1點的反向故障電流。同時由于其未能建立良好的電流方向判斷元件，當前其接入點電流量足夠大時，將導致其反向故障電流可能超過電流速斷保護的整定值，造成一定的影響。[3]

（二）對分支線路保護電流產生的影響

目前而言，支路上的保護設置自動化斷路器或者熔斷器。對于分支線路設置為自動化斷路器時，因配置為兩段式電流保護，和分布式發電對主饋線保護的影響是一致的。熔斷器保護是當前我國配電網常見的保護形式，常設置與配電網分支線路，利用熔斷器自身的性質，即在分支線出現不被允許的大電流時，通過熔斷器電流過大而產生大量的熱量造成熔絲斷裂，從而實現對故障線路進行切除，達到保護的目的。

（三）對自動重合閘產生的影響

在當前的分布式發電接入配電網前，配電網為單側電源放射式結構，自動重合閘在進行恢復瞬時故障線路供電時，不會對當配電網產生影響。但分布式發電接入后，自動重合閘將對電網系統的穩定運行造成嚴重的威脅。

四、結論

綜上所述，在當前背景下，分布式發電自身具有較強的優勢，在電力系統中具有廣闊的發展前景，以滿足時代發展的需求。但實際上，分布式發電的引入將直接影響當前的配電網結構以及配電網的電流流向與大小，影響電網系統的穩定運行。因此，應合理對分布式發電造成的影響進行分析，適當調整配電網保護系統，供電可靠性，滿足當前需求。

參考文獻：

[1]盧曉巖，王明彤，湯繼芹.淺談當前分布式發電對配電網繼電保護及自動化的影響[J].湖南電力企業，2014，30（07）：136-137.

[2]吳曉松，梁鳳霞，梁謝俊.基于新時代背景的分布式發電對配電網繼電保護及自動化的影響[J].中國電網，2017，36（04）：48-50.

[3]張超，計建仁，夏翔，甘德強.分布式發電對配電網繼電保護及自動化的影響[J].華東電力，2016（09）：23-26.

作者簡介：劉澤華（1989-），男，廣東翁源人，本科，助理工程師，專業方向：繼電保護及自動化。