論述分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護及自動化的影響

羅 威

（南京南瑞繼保電氣有限公司）

0 引言

分布式發(fā)電不僅能夠為配電網(wǎng)繼電線路提供有效保護，還可以大大提升線路運行的安全性和可靠性，將發(fā)電過程中發(fā)生事故故障概率降到最低。分布式發(fā)電與其他發(fā)電方式對比而言，分布式發(fā)電本身具有發(fā)電電源的規(guī)模小、投入資金成本低以及利用高效方式將發(fā)電電源合理布置在用戶周圍，并且分布式發(fā)電對環(huán)境污染較小等諸多特點優(yōu)勢，由此可見分布式發(fā)電在未來發(fā)展道路上具有極大的發(fā)展空間，在大部分地區(qū)得到廣泛運用。但是由于各方面因素的影響制約，導致分布式發(fā)電在我國一些地區(qū)并未得到發(fā)展應用。

1 分布式發(fā)電的優(yōu)勢

通常情況下，分布式發(fā)電的發(fā)電功率不會超過四五十兆瓦，并且在用戶周圍呈分散式布置。同時，分布式發(fā)電系統(tǒng)作為相對獨立的個體，可以獨立輸出供電，這樣不僅能夠有效提升大電網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益，還可以滿足于特殊用戶的一些特殊需求。分布式發(fā)電系統(tǒng)從發(fā)電能源角度出發(fā)，可以分為內(nèi)燃機發(fā)電、太陽能發(fā)電、風能發(fā)電以及生物質(zhì)能發(fā)電等多種不同類型的能源，是當今社會發(fā)展的重要能源之一，對保護社會公共環(huán)境和不斷擴大電力市場規(guī)模和運用方面起著至關重要的作用。除此之外，分布式發(fā)電主要是通過微網(wǎng)形式與大電網(wǎng)進行連接，為大電網(wǎng)的集中供電系統(tǒng)正常運行提供支撐，并且具有顯著的優(yōu)勢特點。

1.1 安全性、可靠性強

分布式發(fā)電系統(tǒng)作為一種新型的供電系統(tǒng)，各個發(fā)電是相對獨立個體，并且分散布置在用戶周圍，每個用戶可以根據(jù)自身的實際需求，對其進行自主控制使用，避免出現(xiàn)大規(guī)模的停電事故。除此之外，當發(fā)生一些無法預料的災害時，分布式發(fā)電系統(tǒng)可以取代集中供電系統(tǒng)，繼續(xù)為用戶供電。由此可見，分布式發(fā)電在一定程度上能夠有效緩解大電網(wǎng)在安全性和可靠性方面存在的不足，為集中供電方式提供相應的支持，保證供電系統(tǒng)正常有序運行，為用戶提供安全可靠的電量。

1.2 環(huán)保方面優(yōu)勢

近年來，隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，促使我國能源緊缺問題越來越嚴峻，尤其大電網(wǎng)發(fā)電行業(yè)領域需要消耗大量的能源。而分布式發(fā)電主要利用太陽能、風能以及生物質(zhì)等諸多新型能源進行發(fā)電，有效緩解能源緊缺的問題現(xiàn)象，降低環(huán)境污染，維持生態(tài)平衡。同時，分布式發(fā)電可以對區(qū)域內(nèi)的供電質(zhì)量和性能實施有效的監(jiān)控，盡可能避免資源過度浪費。尤其是在輸送配電方面，不需要建設一些配電站，這樣既可以有效降低損耗，還可以減少輸送配電成本、土地工程和安裝工程的經(jīng)濟成本。分布式發(fā)電系統(tǒng)對于落后的農(nóng)村、山村以及經(jīng)濟發(fā)展程度不高的中小城市的供電需求而言，是一種最佳的選擇方案。

1.3 滿足多種不同的供電需求

由于分布式發(fā)電系統(tǒng)具有一定的獨立性，促使分布式發(fā)電裝置本身具有極強的能動性，可以滿足于不同人群對供電提出的各式各樣的要求標準。例如，對于一些重要的節(jié)日慶典或者是集會現(xiàn)場等，可以利用一些移動的分散式發(fā)電車之類的分布式發(fā)電裝置進行供電。

1.4 分布式供電系統(tǒng)比較簡單

分布式發(fā)電系統(tǒng)主要是利用微網(wǎng)形式接入大電網(wǎng)中進行工作運行，是一個相對獨立的供電系統(tǒng)。由于參與運行的系統(tǒng)相對比較小，致使其操作簡單便捷。同時，供電系統(tǒng)無論是啟動運行狀態(tài)，還是停止狀態(tài)，都可以迅速做出相應的反應，由此可見，分布式供電系統(tǒng)的調(diào)峰性比較好，并且為全自動化發(fā)展奠定良好發(fā)展基礎。

2 分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護及自動化的影響

供電系統(tǒng)在實際運行過程中發(fā)生故障時，雖然傳統(tǒng)的配電網(wǎng)繼電保護方案能夠及時做出處理，但仍然存在一些不足，而分布式發(fā)電系統(tǒng)技術能夠有效彌補傳統(tǒng)配電網(wǎng)繼電保護方案中的不足之處，并對相應的保護方式進行完善。在配電網(wǎng)繼電保護中合理運用分布式發(fā)電技術，促使供電系統(tǒng)故障處理能力得到提升，大大提升配電網(wǎng)的保護能力。

2.1 分布式發(fā)電對三段式電流保護的相關影響

對于三段式電流保護方法而言，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)繼電保護具有原理簡單易懂，可靠性較高等優(yōu)勢。一般情況下，當供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以對其進行切除處理，但是這種處理方法會因電網(wǎng)接線方式、系統(tǒng)運轉(zhuǎn)方式等因素的影響，致使其在配電網(wǎng)實際保護過程中無法發(fā)揮自身的效果。將分布式發(fā)電與配電網(wǎng)進行有機聯(lián)合時，其結(jié)合供電實際情況，有針對性地對供電系統(tǒng)中的潮流進行調(diào)整。當供電線路發(fā)生短路故障時，故障部位的電流大小、流向等均會因故障問題發(fā)生變化。由于分布式發(fā)電接入位置大不相同，致使其對故障部位所產(chǎn)生的電流影響也不相同。通常情況下，分布式發(fā)電接入方式主要分為線路末端接入和電力中部接入兩種介入形式。

2.2 分布式發(fā)電對自動重合閘的影響

由于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是單側(cè)放射性結(jié)構(gòu)，一旦線路發(fā)生故障問題，則會自動合閘，保證供電系統(tǒng)及時恢復供電，確保供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。將分布式發(fā)電DG與配電網(wǎng)進行聯(lián)合，當線路在運行過程中發(fā)生故障時，其故障部分的電流則由分布式發(fā)電DG為其進行供電，促使故障部分電網(wǎng)脫離整個配電網(wǎng)系統(tǒng)，從而形成一個相對獨立的個體。這種情況下則會對配電網(wǎng)產(chǎn)生一定的影響，其具體表現(xiàn)主要如下。

（1）非同時期合閘的影響

在配電網(wǎng)接入分布式發(fā)電的情況下，一旦配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生線路故障，系統(tǒng)電源停止供電后，分布式發(fā)電運轉(zhuǎn)會出現(xiàn)加速或減速的問題現(xiàn)象，嚴重影響供電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。因此，電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部會形成一種電力孤島，其可控性相對比較低。電力孤島在一定程度上會對線路故障產(chǎn)生影響，致使相角差出現(xiàn)偏差，嚴重影響整個配電網(wǎng)的運行。相角差過大的情況下發(fā)生非同期合閘時，其沖擊電壓和電流會比較大。同時，沖擊電流會對饋線保護功能產(chǎn)生影響，致使重合閘恢復功能下降，演唱重合閘故障恢復時間。

（2）故障點的電弧重燃

電力孤島在一定程度上會對故障的恢復情況產(chǎn)生影響，但是由于電路結(jié)構(gòu)中存在一定的供電電流，從而導致故障點可能出現(xiàn)電弧未熄滅現(xiàn)象。當進行二次供電時，會造成電流過大，且熱量升高，最終造成故障點發(fā)生電弧重燃的問題現(xiàn)象。一旦電流值過大，極有可能擊穿絕緣，造成重合閘故障升級，無法得到恢復。在實際工程施工過程中，為了降低二次供電帶來的不利影響，需要結(jié)合實際情況，合理安裝低壓解列裝置，以此對非重合期產(chǎn)生的沖擊電流進行緩解，盡可能避免電流對故障點造成嚴重影響。

2.3 分布式發(fā)電對熔斷器保護的影響

首先，在配電網(wǎng)中設置A、B兩條分支線路，A、B兩條分支線路中設有A1、B1故障點。當故障點A1與相近的熔斷器連接時為C，與C有合作關系的熔斷器為C1。同時，將分布式DG接入B分支線路上，一旦A1故障點發(fā)生故障，B分支線路中的分布式DG和供電系統(tǒng)中的測電源將會同時向A1點供應電流，確保線路故障得以消除。線路故障在消除的過程中，熔斷器C和C1二者之間建立的合作關系會遭到破壞，致使近性原則無法得到實現(xiàn)。另外，熔斷器對于方向故障電流無法進行識別，一旦電流過大且持續(xù)時長，則會導致熔斷器損壞。

2.4 分布式發(fā)電對分支線路保護的影響

在分支線路中合理利用熔斷器，能夠有效阻礙不被允許的大電流通過。大電流在通過熔斷器時，其產(chǎn)生的熱量會將熔絲熔斷，阻礙大電流通過，確保配電系統(tǒng)線路正常運行。在分支線路中接入分布式電源情況下發(fā)生線路故障時，分布式電源和系統(tǒng)電源將會同時向故障點提供通向電流。當提供電流沖擊過大時，相鄰的熔斷器會受到影響，造成線路無法正常運行。當分布式電源向線路故障點提供反向電流時，熔斷器無法識別電流方向，則會導致線路負荷過高，最終造成熔斷器損壞或者熔斷等問題現(xiàn)象。

2.5 基于FTU的配電網(wǎng)自動化繼電保護

近年來，隨著我國通信技術以及自動化技術的不斷發(fā)展進步，基于FTU的自動化保護方案在城市配電網(wǎng)中得到廣泛運用。該種自動化保護方案主要是通過各個分斷開關上的饋線終端單元對故障前后的電流和電壓等相關重要信息數(shù)據(jù)進行采集，并利用相應的通信技術渠道將采集到的數(shù)據(jù)信息傳送至主站，并且由主站對這些數(shù)據(jù)進行全面分析了解，從而對故障區(qū)具體位置進行確定，制定一套合理的供電恢復策略。最后，對各個開關進行遙控控制，將故障區(qū)和非故障區(qū)進行劃分隔離，確保非故障區(qū)及時恢復供電。這種配電網(wǎng)保護方案在手拉手和環(huán)網(wǎng)柜接線方式中得到廣泛運用。

3 結(jié)束語

總而言之，隨著時代飛速發(fā)展，科學技術不斷進步，促使分布式發(fā)電技術應運而生，并且在電力行業(yè)中得到廣泛運用。由于分布式發(fā)電技術具有高效、環(huán)保等優(yōu)勢特點，成為現(xiàn)階段國際經(jīng)濟發(fā)展的主要趨勢。但是，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和配電網(wǎng)在發(fā)生短路的情況下，分布式發(fā)電技術往往會受到各種各樣的因素影響，如電流的流動方向、電流大小、電流分布狀態(tài)等。因此，為了有效提升配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和穩(wěn)定性，需要對分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護及自動化的影響進行深入研究，對分布式發(fā)電技術進行逐步完善，進而為分布式發(fā)電技術發(fā)展奠定良好基礎。