淺析分布式電源對配網繼電保護影響

葉長青 黃林 滕勇健

隨著大規模分布式電源的接入，配電網的運行方式、潮流特性及短路電流等都將發生很大變化。分布式電源因其低碳環保、能源可利用效率高等優點，得到快速發展。但分布式電源并網影響配網故障電流分布和繼電保護準確動作，甚至出現配電網繼電保護裝置誤動或拒動。本文主要分析分布式電源對配網繼電保護及自動化的影響，探討實際含分布式電源的配電網中保護優化配置方案。

分布式電源;配網;繼電保護

中圖分類號：TM77???文獻標識碼：A

1.1常見接入方式及影響

我國主要采用輻射狀配電網運行。當然，有些城區為了保證供電可靠性，配電網采用環狀網結構，開環運行。如圖1所示，分布式電源常見接入方式有多種：容量較小的DG往往通過T接接入配電線路，如圖1中DG2，或者進入開閉所，如圖1中DG1和DG4;對于容量較大的DG，通過專線接入變電站35kV或10kV母線，如圖1中DG3。

分布式電源的接入將改變配電網的結構與潮流方向，同時，當配電網故障時，故障電流的大小和分布也發生了改變。配網中應用比較廣泛的保護是瞬時電流速斷、定時限電流速斷、過電流保護這三段式電流保護等，分布式電源接入將對繼電保護及自動化產生較大的影響。同時，配電網中架空線路還配有重合閘裝置，以提高配網的供電可靠性，但是分布式電源接入系統后，配網的結構發生改變，一定程度上影響了配電網的自動重合閘。

1.2 分布式電源對變壓器保護的影響

對110Kv的變壓器的影響進行分析。110kV變電站會為主變壓器配置電氣量和非電氣量保護。差動保護是變壓器的主保護，按循環電流原理，比較變壓器兩側電流的矢量差來判定是否進行繼電保護。非電氣量保護判斷的根據不是電量，因此不影響分布式電源的保護。主變壓器會配置零序電壓保護，在110kV的母線上安裝電壓互感器可以為其提供是否進行保護動作的根據，雙端式電源會對零序電壓分布產生影響，因此主要分析了零序電壓保護對主變壓器的作用。

1.3對分布式電源接入系統線路的影響

容量較小的分布式電源直接接入配電線路，DG側開關保護主要配置過電流保護、防孤島保護、頻率和電壓緊急控制等。因為分布式電源容量較小，配網故障時對電網影響不大，一般基本滿足要求。

但對于容量較大、通過專線接入變電站的分布式電源，如圖1中DG3，常規配置的過電流保護、距離保護不可能快速本線路末端和相鄰線路始端故障，只能采用階段式的配合關系實現元件的選擇性切除，線路末端故障需要延時切除。顯然對于容量較大的分布式電源，過電流保護不能滿足全線快速動作要求。

1.4對相鄰饋線的影響

以DG1﹑DG2為例分析分布式電源對相鄰饋線繼電保護的影響。DG1從D接入，DG2從線路BC接入，當k5發生故障時，則故障點的短路電流由DG1﹑DG2和系統側的電源提供，則保護5流過的故障電流比分布式電源接入前大，保護5的靈敏度得以提高。當DG1﹑DG2的容量比較大時，流過保護2的反向電流比較大，由于保護2不具備方向性，則流過保護2的故障電流可能大于整定值，導致保護2發生誤動作。

分布式電源的接入使配電網的潮流由單向流動變成雙向流動，而傳統的三段式保護已經不適應配電網的發展需要。為了提高配網的可靠性和供電質量，需要對傳統的繼電保護配置進行改進和優化，為實際配電網的繼電保護及自動化配置提供參考。

1. 分布式電源接入配電網后，原來的單輻射網絡結構變成雙電源或者多電源網絡，當分布式電源容量相對較大，提供短路電流較大時，為了防止繼電保護裝置因反方向的電流而產生誤動，可以考慮在保護裝置加裝方向元件。同時還要綜合考慮成本因素。

（2）當分布式光伏接入后，整定時考慮其助增和分流影響，需要對分布式光伏所在饋線的相鄰饋線以及上游饋線保護定值進行調整，這樣才能保證對系統可靠的動作。

（3）分布式電源接入配網后，配網出現故障時，當系統電源和分布式電源被斷路器切除后，兩側可能出現一個相角差，當差值達到一定的界限后，自動重合閘會造成強大的沖擊電壓或者電流，破壞重合閘的運行狀態。為此，如果在分布式電源側配置重合閘功能，重合閘裝置需要配置檢同期功能，保證重合閘成功率。

（4）對于規模很大的分布式電源，如圖1中DG3，并網電壓等級高、容量大，考慮線路速動保護來提高保護性能，采用縱聯保護作為主保護。不僅可以改善本線路保護性能，而且能改善整個電網保護性能。

某實際運行的光伏電站，裝機容量20MW，通過金島光伏387線接入系統35kVⅠ母線。光伏并網線兩側配置微機光纖縱差保護，后備保護為三段式電流，重合閘按接入系統方案評審意見停用。光伏電站內配置頻率電壓緊急控制裝置和防孤島保護，故障時快速將光伏電站解列，減少對系統的影響。

與傳統發電方式相比，分布式電源的最大優勢體現在其對環境的友好性，其次是它可以可持續利用能源，但是也存在受不可控因素影響高等缺點。現如今，如果將分布式電源大量接入電網，就會給變電站的繼電保護裝置增加巨大的壓力，如果使用基礎的繼電保護裝置，可能會引起繼電保護裝置故障，對電網造成嚴重的沖擊，其損失是不可挽回的。所以，研究分布式電源對變電站的影響是十分重要的，同時，改進繼電保護配置對電網的安全運行也有著重要的意義。分布式電源大規模發展對附近配電網帶來影響，接入的配網運行方式、短路電流分布也發生變化，導致配電網出現繼電保護誤動或拒動、重合閘失敗等，本文探討實際配電網中光伏電站的繼電保護配置改進方案，保障配電系統安全可靠地運行。

[1]王佼.分布式電源對配電網重合閘的影響分析[J].河北電力技術，2019，38（02）：4-6+16.

[2]易江.考慮多拓撲結構的微網反時限過流保護定值優化研究[D].華中科技大學，2019.

[3]趙施陽，張忠傲，于新民，田野.微電網繼電保護的研究與應用[J].山東工業技術，2019（09）：210.

[4]徐玉韜，吳恒，談竹奎，謝百明，袁旭峰.適用于微電網的變頻式繼電保護方案[J].電工技術學報，2019，34（S1）：360-367.

[5]朱逸凡，趙宏程，陳爭光，徐辰婧，孫曉佳，張俊杰，吳慧，王興國，王文煥，鄭濤.適用于逆變型電源接入的配電網故障方向判別元件[J].中國電力，2019，52（05）：76-82.