分布式電源接入對配電網繼電保護的影響及對策

新鄉職業技術學院 張衛斌 李 靜

在我國社會經濟快速發展的背景下，人們對電能的需求也在不斷增加，為了能夠滿足人們對電能的需求，各大企業以及政府等都加大了對電力系統的建設，而分布式電源是指分散于各個區域中的小規模發電機組或負荷，能夠與配電網相連，實現無人值守、能源雙向流動、可再生等特點。分布式電源接入配電網后，能夠在一定程度上提高電能質量以及供電安全性，而且能夠減少對傳統電源的依賴程度。但是，隨著分布式電源接入配電網的數量逐漸增加，其接入方式也在不斷發生變化[1]。

1 配電網故障時保護配置及原則

配電網的短路故障一直是影響其正常運行的主要原因，隨著分布式電源接入，配電網短路故障時會出現一定程度的短路電流，這會對系統繼電保護造成一定影響。因此，在分布式電源接入配電網過程中，需要對其繼電保護進行合理配置，并加強原則的應用。

一是提高選擇性。根據配電網故障發生原因可知，目前國內多數用戶使用的都是三相四線制低壓配電系統，因此為了減少線路短路故障引起的電能損失，以及故障帶來的經濟損失等方面的影響，必須在配電網發生故障時采用相應保護裝置。當出現單相接地故障時，需要選擇可靠的接地保護裝置。若系統發生單相接地短路故障，則可選用零序電流保護；而當系統發生相間短路故障時，需要選擇速斷電流保護；當發生兩相短路故障時，可以選擇方向電流保護。同時，還需要在不同位置安裝相應的保護裝置。

二是增加靈敏性。配電網線路出現短路問題后，需要根據實際情況采取相應措施進行處理。其中，電流保護、距離保護以及過流保護等是常用的三種方式。一般情況下，若配電網出現單相接地故障時，則可選擇電流速斷保護；如果是相間故障則可以選用距離保護；如果是單相接地故障就需要采取方向電流保護，以及過流保護等方式進行處理[2]。

2 分布式電源對保護系統影響的原因分析

在實際應用中如果分布式電源接入配電網后，對配電網的繼電保護產生影響，則需要對其原因進行深入分析探究并采取相應措施解決問題。

2.1 提高保護裝置的性能

在分布式電源接入配電網后，為了保證其對保護系統產生的影響可以降低，需要提高保護裝置的性能，從而保證其能夠在不同情況下正常工作。具體來說，在實際應用中可以通過以下幾種方式來提高保護裝置的性能。

首先，適當提高保護裝置的靈敏度。如果要將分布式電源接入到配電網中，會對現有的繼電保護系統造成影響，因此為了保證系統的安全性和穩定性，需要在實際應用中通過一定措施提高其靈敏度。但是如果靈敏度過高的話就會導致故障電流增大，所以在實際應用中需要根據配電網系統中出現的具體情況對其進行適當調整，從而保證保護裝置能夠在不同情況下正常工作。

其次，增加保護裝置的可靠性。如果要將分布式電源接入到配電網中就需要使其對繼電保護系統造成影響，因此為了保證其能夠在不同情況下正常工作需要從以下方面進行著手：一是需要對其自身的故障電流進行正確計算；二是需要對保護裝置參數進行設置；三是需要根據實際情況合理選擇保護裝置。只有通過這些措施才能保證繼電保護系統不會受到分布式電源接入配電網后的影響[3]。

2.2 保證保護系統的可靠性

在目前的配電網中，繼電保護裝置主要采用的是電流保護，這就使其容易出現誤動或拒動現象。因此，為了消除這種現象，需要加強對保護系統可靠性的研究工作。首先應重視繼電保護裝置的安裝工作，同時還要對繼電保護裝置的可靠性進行檢查。由于目前配電網中使用的保護裝置可靠性較差，所以在實際應用中應加強對繼電保護裝置可靠性的研究工作。另外，還需要重視對繼電保護裝置檢測技術進行改進。在實際應用中，可通過以下措施來保證繼電保護裝置的可靠性，具體措施見表1。

表1 保證繼電保護裝置的可靠性措施表

2.3 完善故障信息系統

在實際應用中應該完善故障信息系統，使其能夠實時、準確地采集到配電網故障信息，從而為繼電保護提供數據支持。目前，我國的配電網繼電保護還存在著一些問題，其主要表現在：第一，繼電保護系統存在著不健全現象。這主要是由于我國在對配電網進行改造時對其保護的配置情況、繼電保護的相關原理，以及繼電保護設備的維護保養等方面沒有明確的要求。并且在實際應用中，由于缺乏繼電保護設備，使其無法適應實際應用的需要。因此，在對配電網進行改造時需要加強對繼電保護系統的建設。

第二，在對繼電保護系統進行維護時，會出現相關工作人員無法及時了解到系統運行狀況、維護不到位等問題。因此，要建立故障信息系統，使其能夠與繼電保護系統緊密結合到一起，進而提高繼電保護設備的維護工作水平。

第三，繼電保護設備的選型沒有根據實際應用需要進行選擇。對于這一問題，需要從以下幾個方面入手：首先是對配電網中繼電保護的原理進行詳細研究分析。在分析時可選取不同類型、不同型號的繼電保護設備進行對比分析，通過比較可以找到最適合于配電網運行情況、應用效果最佳的繼電保護設備。其次是根據實際應用情況來選擇不同類型、型號的繼電保護設備。最后是根據繼電保護設備使用需要來確定不同類型、型號的繼電保護設備之間是否存在著兼容性問題[4]。

3 分布式電源接入對配電網繼電保護的改進措施

3.1 提升繼電保護靈敏度

為了保證配電網能夠穩定運行，需要提高繼電保護靈敏度。在配電網繼電保護中，如果存在部分節點出現故障問題，在出現故障問題后，如果保護裝置不能夠快速地對故障進行處理，那么可能會影響整個電力系統的穩定性。因此，在實際應用中，需要加大對繼電保護的重視程度。在保證整個電力系統安全性與可靠性的基礎上，采用分布式電源提高整個電力系統的靈敏度。需要將分布式電源與配電網繼電保護進行合理配合，這樣可降低分布式電源接入對配電網繼電保護的影響。

通過對繼電保護靈敏度進行全面檢測可以發現，部分節點出現故障問題，在對該節點進行處理時，需要全面考慮整個電力系統。但是由于分布式電源接入配電網后，導致整個電力系統中存在多個節點出現故障問題，因此需要將一些節點與整個配電網繼電保護相配合，確保整個電力系統安全穩定運行。如果在對配電網繼電保護進行檢測時發現存在部分節點出現故障問題，需要將相關故障點隔離出來，保證整個電力系統能夠安全穩定運行。

3.2 優化保護配置

針對配電網繼電保護存在的問題，需要對其進行優化。優化保護配置，包括以下三個方面（如圖1所示）。首先，對電流互感器配置方式進行優化。由于分布式電源的容量一般較大，因此配電網中需要配備大量的電流互感器，但是分布式電源接入到配電網后，將會對配電網中的電流互感器產生較大的影響。為了保證配電網中的電流互感器不會受到較大影響，需要將電流互感器配置為選擇性差動保護裝置。

圖1 優化保護配置方法

其次，對繼電保護整定方案進行優化。針對分布式電源接入配電網后對配電網繼電保護產生的影響，可將定值整定為過電流保護或者后備保護兩種方案。而過電流保護不會受到分布式電源容量的影響，所以可將其作為后備保護配置在配電網繼電保護裝置中。

最后，對主保護與后備保護配合原則進行優化。在對主、后備保護進行配合時，需要確保兩種繼電保護裝置可以協調配合。如果兩種繼電保護裝置在配合中存在較大差異的話，則無法充分發揮其作用；如果兩種繼電保護裝置在配合中不存在差異的話，則可保證配電網在正常運行狀態下達到自愈目的。例如，對于一些電壓等級較低的配電網來說，為了實現其自愈功能的話，則需要將主、后備保護裝置均設置為距離故障點較近的位置。

3.3 實施饋線自動化

饋線自動化是實現配電網繼電保護功能的重要手段，是配電網繼電保護技術的發展方向。饋線自動化的主要方式為：首先，系統會將負荷開關與快速定位開關安裝到主干線上。在主干線上設置有過流、零序電壓等保護裝置。在系統運行期間，這些保護裝置能夠及時對故障進行判斷，并且可將故障信息傳輸到主干線的各個開關中，進而實現故障定位的目的。其次，饋線自動化可以實現對開關狀態的識別。在主站系統中，會根據線路的實際情況對各節點進行相應的控制。在此基礎上，主站能夠對故障位置以及故障類型進行識別與判斷。在發生故障后，工作人員能夠快速做出相應的處理措施，從而提高配電網繼電保護功能的運行效率。在此基礎上，工作人員能夠將故障信息傳輸到主站中，進而實現對配電網繼電保護裝置的優化配置。

在實施饋線自動化中還會遇到一些問題：首先，在實施饋線自動化時會出現不能完成自動轉換開關動作等情況。此時，工作人員需要進行手動處理。其次，在實施饋線自動化時，需要對斷路器進行操作。如果斷路器出現問題則會影響到整個配電網的運行情況，所以需要選擇質量好、性能可靠的斷路器用于配電系統中，提高配電網繼電保護裝置的安全性與穩定性，使其能夠滿足用戶對于電力系統的實際需求。最后，饋線自動化存在一定的局限性，在饋線自動化中，需要使用到相關的通信設備以及相關控制設備，并且還需要投入較高成本。

3.4 應用新技術

在實際應用過程中，需要將計算機技術與信息技術有效應用于配電網繼電保護裝置中。其中，利用計算機技術可實現配電網繼電保護裝置的自動投切，并且可在一定程度上減少人為因素對配電網繼電保護裝置的影響。應用信息技術能夠實現對配電網的遠程監控，通過利用互聯網技術，可以實現配電網繼電保護裝置與其他電力系統之間的信息共享，從而提高了配電網繼電保護裝置的可靠性。

另外，將信息技術與人工智能技術進行有效融合，可實現對分布式電源進行遠程監控。在此基礎上可實現對配電網繼電保護裝置的自動化控制。通過應用新技術，可提高配電網繼電保護裝置的運行穩定性，從而使整個電力系統能夠正常運行。

分布式電源的接入，不僅能夠改善配電網供電質量，還對配電網繼電保護產生了重要影響，針對這種情況，應當采取相應措施，提高配電網的繼電保護性能。具體來說，應當加強對分布式電源的管理工作，明確其接入配電網后對配電網繼電保護的影響；加強對分布式電源的研究，利用電力電子技術對分布式電源進行控制和管理；實現分布式電源與配電網繼電保護之間的配合；將分布式電源接入位置與繼電保護進行合理結合，提高配電網繼電保護的整體性能。