分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術的分析

潘劍虹 陳劍鋒

摘 要：隨著政府倡導的資源節約型、環境友好型社會創建目標影響力不斷升級，風力發電、光伏發電等分布式電源系統開始大規模接入我國電網，配電系統故障后電氣特征量也因此日漸復雜化，基于此，本文簡單介紹了分布式電源系統繼電保護裝置檢測平臺的構成，并詳細論述了分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術，希望由此能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

關鍵詞：分布式電源系統；繼電保護裝置；防孤島保護裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.160

0 前言

分布式電源系統改變了我國傳統的單電源輻射型配電網結構，但我國配電網短路水平、電壓分布、無功功率、故障清除等方面也受到了較為深遠影響，分布式電源引發的繼電保護裝置誤動作問題近年來在我國各地的出現頻率也因此不斷提升，而為了盡可能抑制分布式電源系統帶來的負面影響，正是本文圍繞分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術開展具體研究的原因所在。

1 分布式電源系統繼電保護裝置檢測平臺

1.1 模型構建

分布式電源系統繼電保護裝置檢測平臺的建設需要得到光伏電源系統物理模型、永磁直驅風機系統物理模型、雙饋異步風機系統物理模型的支持，綜合分析這類模型發現，電網、分布式電源均屬于分布式電源系統短路電流來源，而受到不同分布式電源控制策略的影響，電壓跌落后輸出電流不同情況在分布式電源系統中較為常見，而經過變壓器流向故障點，則使得分布式電源系統相較于常規電源在短路電流特征方面具備顯著特點，深入了解這種特點便能夠為分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術的實現提供有力支持[1]。

1.2 平臺構成

為實現分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術的高質量應用，近年來國內外學界圍繞分布式電源接入帶來的繼電保護動作行為、原理影響開展了大量研究，我國電力科學研究院電力工業電氣設備質量檢驗測試中心開展的相關研究便屬于其中典型，這類研究建設的分布式電源接入配網繼電保護裝置檢測平臺則為我國電力事業發展、分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術的推廣提供了有力支持。深入分析不難發現，該檢測平臺由風機系統、電源系統、變壓器、輸電線路等物理模擬單元組成，而通過平臺中的旋轉電機型模擬分布式電源、逆變器型模擬分布式電源、外部等值電源、發電機以及各類保護裝置，即可更好滿足分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術的應用需要。值得注意的是，結合我國分布式電源系統的發展現狀，該檢測平臺具備靈活調節火電廠對風電連接系統支持的能力，這使得檢測平臺可組成不同系統運行方式、不同故障位置、不同容量分布式電源、不同故障類型、不同容量負荷的高質量模擬，由此實現的高質量繼電保護裝置閉環測試自然可最大化發揮分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術效用。

2 分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術

分布式電源系統的接入使得傳統配電網短路電流方向、大小出現了不同程度的變化，分布式電源系統接入位置、DG類型也可能引發原保護系統的不正確動作等問題，為了避免問題出現，需要結合上文提及的分布式電源系統繼電保護裝置檢測平臺，有針對性的應用相關檢測技術。

2.1 系統保護裝置檢測技術

系統保護裝置檢測技術屬于較為典型的分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術，可較好服務于10kV～35kV電壓等級分布式電源系統的接入，在專線接入方式、光纖電流差動保護、“T”型線路接入方式的支持下，系統保護裝置檢測技術可更好發揮自身效用。一般情況下，在分布式電源系統的電源側與并網點設置兩段過流保護、零序電流保護、低/過頻率保護、低/過電壓保護可有效提升繼電保護裝置效用發揮，而逆變器類型分布式電源的繼電保護則需要考慮兩段低壓跳閘定值的設置。如逆變器具備低電壓穿越能力，該能力應與低壓保護相結合，結合并網點電壓進行閉鎖輸出的控制也將為系統保護裝置檢測提供支持。在具體檢測中，可采用模擬不同位置、不同類型故障的形式，以此考核各級保護動作效用發揮，即可保證繼電保護裝置的正常運行與較高靈敏度，改變分布式接入容量也將為系統保護裝置檢測的更好開展提供支持[2]。

2.2 防孤島保護裝置檢測技術

對于同步電機、異步電機類型的分布式電源來說，二者無需設置專門的孤島保護，但為了保證繼電保護裝置的穩定運行，線路保護與分布式電源切除時間的配合必須得到關注，非同期合閘問題也將由此得以解決。而對于變流器類型的分布式電源來說，防孤島保護裝置檢測技術的應用必須實現孤島的快速監測，由此實現快速斷開分布式電源與電網連接。值得注意的是，防孤島保護動作時間需控制在2s內，且短于重合閘、電網側備自投動作所需時間。

2.3 自動重合閘及并網技術檢測技術

為盡可能降低分布式電源對電網造成的負面影響，其在發生擾動脫網后的并網必須保證自身頻率與電壓恢復到正常范圍，而對于380V電壓等級的分布式電源來說，其擾動脫網后的并網還需在恢復正常情況后進行一定延時（一般大于20s）。值得注意的是，分布式電源擾動脫網后的并網延時由電網調度機構給定，電壓等級較高（如10kV～6kV）的分布式電源恢復并網還需要經過電網調度機構的允許。

2.4 故障錄波檢測技術

故障錄波儀屬于分布式電源變電站（10kV～35kV）的重要組成，故障錄波儀具備自動記錄故障前10s到故障后60s情況的功能，由此即可為分布式電源相關故障的處理提供重要依據，分布式電源繼電保護裝置的效用最大化發揮也將獲得更有力保障。

3 結論

綜上所述，分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術具備較高推廣應用潛力，而在此基礎上，本文涉及的系統保護裝置檢測技術、防孤島保護裝置檢測技術、自動重合閘及并網技術檢測技術、故障錄波檢測技術，則提供了實踐價值較高的路徑建議。因此，國內學界應加強分布式電源故障特征、故障暫態機理的更深入研究，由此即可為我國電力事業的發展提供更有力支持。

參考文獻：

[1]夏幫強.分布式電源系統繼電保護裝置檢測技術初探[J].科技創新與應用，2017（15）：211.

[2]張凱翔，張肖青.分布式電源對配電網繼電保護的影響分析[J].供用電，2017（3408）：47-51.

作者簡介：潘劍虹（1986-），男，浙江溫州人，本科，工程師，研究方向：繼電保護。