分布式電源并網對配電網保護的影響

劉大瑋

【摘? 要】隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，能源需求越來越重要。煤炭、石油等傳統資源除了造成環境污染外，還存在著發電不可再生的致命缺陷。因此，發展可再生能源已成為世界性的話題。分布式發電作為一種可再生能源，近年來受到越來越多的關注。本文討論了分布式發電，研究分析了分布式發電并網對配電網的影響。

【關鍵詞】分布式電源;并網;影響;措施

中圖分類號：TM727???? 文獻標識碼：A

引言

隨著電力工業中各種新能源的發展，風電、水電、太陽能在電網中的應用越來越頻繁。為了充分利用可再生能源，分布式發電技術越來越重要。該技術與配電網的有效結合，可大大提高可再生能源的利用效率。因此，研究分布式發電對配電網的影響，對促進電力工業的發展具有重要意義。

1、分布式電源接入配電網的一般技術原則

本文在研究過程中主要分析了配電網的一些技術原理。針對上述分布式發電對配電網的影響因素，主要從以下幾個方面進行了分析：（1）在接入和安裝過程中，需要嚴格要求接入容量和并網電壓水平方向。控制相關技術參數，如電壓等級的選擇，可以根據裝機容量。當分布式發電的總容量小于配電變壓器電壓時，分布式發電接入配電網系統主要有兩種方式：一是專線接入，二是T型接入。（2）配電網分布式發電接入方案的設計還應注意幾個技術原則。例如，在接入之前，首先要明確幾個點：1）定義用戶的接入交換機;2）定義電網連接點的位置;3）仔細驗證已接入分布式發電的配電網的線路載流量和變壓器容量。（4）根據用戶安裝的電報容量，認真計算電網側設備的選型。此外，還應注意的是，對于接入某些分布式電源的站點，禁止與其他站點進行低壓連接。（3）配電網分布式發電接入過程中并網接口/設備的功能要求。對于不同類型分布式發電的接入，并網接口/設備的功能要求主要見表1。通過對圖中不同類型分布式電源的比較分析，發現不同類型分布式電源在安裝和設計過程中，相關技術的要求略有不同。例如，在同步電動機型分布式電源中，通常要求配電網中設計的開關配置為低周波。同時，高、低壓保護裝置的安裝還要求它們具有故障分解和故障發生時及時檢查同步關合的技術功能，結合與感應電機類型有關的分布式電源的并網接口及裝置功能的相關要求，還需注意并網開關的高低壓保護裝置，配置的相關要求和技術要點還需要具備電壓保護跳閘和電壓關合的相關檢查功能。只有滿足不同部分的相關技術要求，才能保證接入后配電網的分布式電源的穩定運行。（4）配電網分布式電源接入過程中的繼電保護和安全自動化技術要求。在配電網分布式接入過程中，繼電保護和安全自動化設備應符合以下三項相關規定：1）繼電保護相關技術規定;2）繼電保護相關操作規程;3）對策。適用相關規定。為避免繼電保護和安全自動裝置誤動作和拒動，可在雙邊供電線路的基礎上進一步完善相關的保護整定。（5）電能質量技術的有關要求。分布式發電接入配電網系統后，分布式發電與公用電網連接的以下電能質量指標：電壓偏差、電壓波動、電壓閃變、諧波、三相電壓與諧波不平衡等，需滿足以下要求：降低國家標準：例如國家電能質量。相關技術標準及相關技術要求，如電能質量供電電壓偏差、電能質量電壓波動和閃變、GB/T14549-1993電能質量公用電網諧波等。

2、分布式電源對配電網保護裝置的影響

2.1 分布式電源的饋線側故障分析

2.1.1 故障位于接入點上下游不同位置時

分布式電源DG1接入饋線的BC段，故障發生的位置位于DG1下游的饋線CD段①處。當DG1容量足夠大時，在DG1接入后會導致DG1下游的保護電流變大而DG1上游保護電流變小。當饋線AB段③處發生故障時，保護R2處流過DG1提供的反向故障電流。此時，如果饋線保護不帶電流方向元件，反向故障電流可能超過保護R2處的保護電流整定值，從而引起保護R2的誤動作。就DG1下游保護而言，在配電網中的保護范圍可以延伸到相鄰的一條線路上，從而使得不同線路上的電流保護發生相互干擾。因此，電流保護效果受到了一定影響。

2.1.2 故障位于相鄰饋線時

分布式電源DG2接入饋線BC段，當相鄰饋線AE段④處發生故障時，DG2會通過故障電流經保護R4流向故障點。當電流足夠大且保護R4沒有加裝方向元件時，會產生保護R4的誤動作。當保護R4流過的故障電流加大時，會導致保護R4的保護區域蔓延到下一段線路，和保護R3失去配合。當DG2容量足夠大時，反向電流有可能超過電流保護的整定值，導致保護R3誤動作。此種狀態下，無法確保饋線保護的選擇性。

2.1.3分布式電源接入配電系統的母線側

當DG3接入系統電源的母線A時，相當于增大系統的短路容量，一定程度上增大了短路電流，對饋線電流保護的影響較小，且提高了各饋線電流保護的靈敏度。

2.1.4分布式電源接入導致饋線部分保護靈敏度的變化

分布式電源DG1接入饋線的BC段，如果饋線在BC段的②處發生短路或過流時，原則上是由保護裝置R2的動作來控制斷路器切除故障。但是，由于DG1的接入，此時流過故障點的電流由兩路電源疊加產生，實際流過R2裝置的電流會相應減少，影響了R2動作的靈敏度，甚至會拒動。類似地，饋線CD段的①處發生短路故障時，保護裝置R1的動作電流值由系統電源和DG1共同提供的增量電流，會導致R1的靈敏度變大產生拒動，從而擴大故障范圍。

3、分布式電源接入對線路保護影響的對策

針對分布式電源接入配電網后對保護電流產生的影響程度，因其將原來輻射狀單電源系統轉換為雙電源或多電源系統結構，無法單獨依靠修改保護裝置的整定值進行消除。可以考慮對原保護裝置加裝方向保護裝置進行選擇性保護，其與雙向計量裝置類似，可以保證原電源系統電流方向保護的可靠性，也避免了DG接入對保護的影響。帶方向性電流保護裝置的造價非常高，因此需要考慮經濟性。針對分布式電源本身存在的故障對配電系統產生的影響，需在配電線路和分布式電源的連接處安裝故障解列裝置。當發生短路等故障時，對故障點以后的并網DG進行可靠切除，待故障消除后，分布式電源經重合閘裝置或手動再行并網。該方案要求安裝的故障解列和防孤島裝置的動作時間需滿足時限要求，同時要保證動作的可靠性和靈敏性。對于自發自用分布式電源接入配電系統，可以在并網點側安裝逆功率保護裝置，確保DG的發電被內網負荷消納，出現超發情況時不向電網側倒送電，杜絕了DG向故障點提供短路電流。該方案雖然限制了分布式電源的發電容量，但是對配電系統的電流保護幾乎不產生影響，關鍵是做到了發電功率和負載的匹配度，最大限度地發揮了DG的發電能力。

結束語

分布式發電是現代電力系統的重要組成部分。現階段，分布式發電的研究和應用越來越廣泛。在詳細分析電網接入DG過程對配電網的主要影響的基礎上，分析了DG接入配電網的一般技術原則和DG接入配電網的運行維護原則，以進一步提高電網運行的穩定性和經濟性。

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（作者單位：中國恩菲工程技術有限公司）