论文部分内容阅读
摘要：分布式发电（Distributed Generation，DG）具有清洁环保、供电可靠性高、投资小和发电方式灵活的特点，尤其在电网崩溃和意外灾害情况下，有利于实现对重要用户的供电。但需要注意的是，分布式电源接入大电网后，会改变传统配电网的短路电流、电压节点、电能质量和线路潮流计算，从而对配电网继电保护产生影响，导致保护不正确动作，因此研究分布式电源接入对配电网继电保护的影响及应对措施，对于确保电力系统的安全运行和控制至关重要。
关键词：分布式电源；配电网；继电保护；影响；应对措施
1. 分布式电源接入对配电网继电保护的影响
1.1 分布式发电技术的阐述
分布式發电技术是指为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几千瓦到五十兆瓦的小型模块式且与环境兼容的独立电源。在不同的研究领域，分布式发电技术有不同的分类方式。根据分布式发电技术所使用的技术可分为风力发电、光伏发电、微型燃气轮机组、燃料电池、生物质能发电、小水电和海洋能发电等，下面将对几种新兴的分布式发电技术做简单介绍（见表1）。
1.2 分布式电源接入对配电网继电保护的影响
由于分布式发电系统一般都接于负荷侧，因此，对于配电网来说，其由原来的单源辐射型变成了多源型，潮流也不再单向的从母线流向各负荷，配电网的拓扑结构以及潮流分布都将发生变化。传统配电网中，当故障发生时，故障电流均从系统电源侧流向故障点。但接入分布式电源后，分布式发电系统也会产生故障电流，其有可能会从分布式发电系统这个新的电源流向故障点。分布式发电系统接入点或容量的变化会导致配电网上短路电流的变化，并且给配电网继电保护带来以下几个问题：
（1）当分布式发电系统流出的故障电流和系统电源侧流出的故障电流方向相反时，会减少总的故障电流，使线路保护的灵敏度和保护范围降低，可能会导致本应该动作的保护由于所流经的故障电流减小而达不到其整定值，保护就会拒动。
（2）当分布式发电系统流出的故障电流和系统电源侧流出的故障电流方向相同时，会增加总的故障电流。此时，有可能本应该不动作的保护装置由于其流经的故障电流增大后超过其整定值而会误动。
（3）分布式电源对重合闸的影响。当分布式电源接入配电线路后，如果线路因故障跳闸，所形成的孤岛保持了功率和电压在额定值附近运行，分布式电源极有可能在重合闸动作时没有跳离线路，这将产生两种潜在的威胁。①非同期重合闸：由于电网电源的失去，电力孤岛几乎不能与电网保持完全同步，在电网电源跳开至故障线路重合闸时的这段时间内，两者之间的相角差可能出现在0～360°的任何一个位置。在此电流的作用下，线路保护可能发生误动作，而使重合闸失去迅速恢复瞬时故障的能力；②故障点电弧重燃：在失去电网电源后，若分布式发电系统没有被切除，故障点会继续维持故障电流。当进行重合闸时，由于电网电源的作用，可能引起故障电流跃变，导致故障点电弧重燃，击穿绝缘装置，进一步扩大事故。
2. 含分布式电源的配电网继电保护应对方案
针对我国配电网具体特点，笔者认为要采用分区纵联差动保护与过电流保护相配合的方案，来对传统三段式电流保护进行改进。
2.1 一个分布式电源接在母线处的保护方案
配电网中只接入一个分布式电源（如图1所示，分布式电源的接入点位母线C），此时可以将馈线分为如下两个区域：
（1）线路AB和BC为上游区域，在保护CB1和CB6处配置纵联差动保护，区内发生故障时，能迅速动作于跳闸；同时还配置带有方向元件的定时限过电流保护，当相邻馈线发生故障时，不会使正常运行线路保护发生误动作。
（2）线路CD和DE为下游区域，为单端电源辐射型网络，在保护CB3、CB4分别配置定时限过电流保护，并根据实际情况采取重合闸前加速或后加速方式。对于不含有DG的相邻馈线，重合闸配置不需要改变，即保留原有的重合闸前加速或后加速方式即可。
2.2 至少有一个分布式电源不接在母线处的保护方案
当分布式电源接在线路BD中的C点时（如图2），此时需要在C电两侧分别加装断路器和保护装置CB6和CB3。由于在保护CB4上游位置加装了CB3，就需要考虑过电流保护的配合问题，故本文对区域1的主保护设置为纵联差动保护，设置反时限过电流保护为后备保护，对于区域2保护按照反时限过电流保护配置。
反时限过电流保护的整定原则：起动电流按照躲开最大负荷电流整定；在保证保护选择方面，要求在最大运行方式下，下一级线路出口短路时，上一级保护在动作时限上要比下一级保护高出一个时间阶梯。图2中各保护的反时限过电流保护整定配合如下：首先整合区域2中保护CB3和CB4，将最大运行方式下线路DE末端短路时，保护CB4整定为瞬时动作，为了防止该种情况下CB3误动作，即保证各保护的选择性，保护CB3的动作时间应比CB4高出一个时间阶梯。对于区域1中的反时限过电流保护配置，保护CB2的动作时限应整定为比保护CB3高出一个时间阶梯，这样就能保证保护CB2和CB3选择性。对于CB1处的反时限过电流保护，按照一样的方法与保护CB2进行时限上的配合。
重合闸配置和所有DG均接入母线位置处一致，当有多个DG接入时，保护的配置和整定方法完全类似。
3. 小结
目前我国中、低压配电网主要是单电源辐射型供电网络，分布式电源的接入使配电系统不再是简单的电能配送工具，而是集发电、配电功能于一身。当发生故障时，配电系统和分布式发电都将对故障点提供故障电流，因此将对传统配电网继电保护产生较大的影响。本文笔者在分析分布式电源对配电网继电保护影响的基础上，提出了分区纵联差动保护与过电流保护相配合的优化方案，具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]周卫，张尧，夏成军，王强.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电力系统保护与控制，2010（3）.
[2]马小琴，赵峰.分布式电源容量对配电网继电保护的影响分析及对策[J].兰州理工大学学报，2013（2）.
[3]郑小丽.关于智能电网继电保护实践及分布式电源接入技术探析[J].电子制作，2014（7）.
[4]陈威.含分布式电源的配电网继电保护[J].科技研究，2014（19）.
作者简介：乐红（1968-），女，云南保山人，讲师，主要研究方向：电力系统继电保护；通讯地址：云南省德宏州芒市德宏师范高等专科学校东校区；邮编：678400；电话：15969206622
关键词：分布式电源；配电网；继电保护；影响；应对措施
1. 分布式电源接入对配电网继电保护的影响
1.1 分布式发电技术的阐述
分布式發电技术是指为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几千瓦到五十兆瓦的小型模块式且与环境兼容的独立电源。在不同的研究领域，分布式发电技术有不同的分类方式。根据分布式发电技术所使用的技术可分为风力发电、光伏发电、微型燃气轮机组、燃料电池、生物质能发电、小水电和海洋能发电等，下面将对几种新兴的分布式发电技术做简单介绍（见表1）。
1.2 分布式电源接入对配电网继电保护的影响
由于分布式发电系统一般都接于负荷侧，因此，对于配电网来说，其由原来的单源辐射型变成了多源型，潮流也不再单向的从母线流向各负荷，配电网的拓扑结构以及潮流分布都将发生变化。传统配电网中，当故障发生时，故障电流均从系统电源侧流向故障点。但接入分布式电源后，分布式发电系统也会产生故障电流，其有可能会从分布式发电系统这个新的电源流向故障点。分布式发电系统接入点或容量的变化会导致配电网上短路电流的变化，并且给配电网继电保护带来以下几个问题：
（1）当分布式发电系统流出的故障电流和系统电源侧流出的故障电流方向相反时，会减少总的故障电流，使线路保护的灵敏度和保护范围降低，可能会导致本应该动作的保护由于所流经的故障电流减小而达不到其整定值，保护就会拒动。
（2）当分布式发电系统流出的故障电流和系统电源侧流出的故障电流方向相同时，会增加总的故障电流。此时，有可能本应该不动作的保护装置由于其流经的故障电流增大后超过其整定值而会误动。
（3）分布式电源对重合闸的影响。当分布式电源接入配电线路后，如果线路因故障跳闸，所形成的孤岛保持了功率和电压在额定值附近运行，分布式电源极有可能在重合闸动作时没有跳离线路，这将产生两种潜在的威胁。①非同期重合闸：由于电网电源的失去，电力孤岛几乎不能与电网保持完全同步，在电网电源跳开至故障线路重合闸时的这段时间内，两者之间的相角差可能出现在0～360°的任何一个位置。在此电流的作用下，线路保护可能发生误动作，而使重合闸失去迅速恢复瞬时故障的能力；②故障点电弧重燃：在失去电网电源后，若分布式发电系统没有被切除，故障点会继续维持故障电流。当进行重合闸时，由于电网电源的作用，可能引起故障电流跃变，导致故障点电弧重燃，击穿绝缘装置，进一步扩大事故。
2. 含分布式电源的配电网继电保护应对方案
针对我国配电网具体特点，笔者认为要采用分区纵联差动保护与过电流保护相配合的方案，来对传统三段式电流保护进行改进。
2.1 一个分布式电源接在母线处的保护方案
配电网中只接入一个分布式电源（如图1所示，分布式电源的接入点位母线C），此时可以将馈线分为如下两个区域：
（1）线路AB和BC为上游区域，在保护CB1和CB6处配置纵联差动保护，区内发生故障时，能迅速动作于跳闸；同时还配置带有方向元件的定时限过电流保护，当相邻馈线发生故障时，不会使正常运行线路保护发生误动作。
（2）线路CD和DE为下游区域，为单端电源辐射型网络，在保护CB3、CB4分别配置定时限过电流保护，并根据实际情况采取重合闸前加速或后加速方式。对于不含有DG的相邻馈线，重合闸配置不需要改变，即保留原有的重合闸前加速或后加速方式即可。
2.2 至少有一个分布式电源不接在母线处的保护方案
当分布式电源接在线路BD中的C点时（如图2），此时需要在C电两侧分别加装断路器和保护装置CB6和CB3。由于在保护CB4上游位置加装了CB3，就需要考虑过电流保护的配合问题，故本文对区域1的主保护设置为纵联差动保护，设置反时限过电流保护为后备保护，对于区域2保护按照反时限过电流保护配置。
反时限过电流保护的整定原则：起动电流按照躲开最大负荷电流整定；在保证保护选择方面，要求在最大运行方式下，下一级线路出口短路时，上一级保护在动作时限上要比下一级保护高出一个时间阶梯。图2中各保护的反时限过电流保护整定配合如下：首先整合区域2中保护CB3和CB4，将最大运行方式下线路DE末端短路时，保护CB4整定为瞬时动作，为了防止该种情况下CB3误动作，即保证各保护的选择性，保护CB3的动作时间应比CB4高出一个时间阶梯。对于区域1中的反时限过电流保护配置，保护CB2的动作时限应整定为比保护CB3高出一个时间阶梯，这样就能保证保护CB2和CB3选择性。对于CB1处的反时限过电流保护，按照一样的方法与保护CB2进行时限上的配合。
重合闸配置和所有DG均接入母线位置处一致，当有多个DG接入时，保护的配置和整定方法完全类似。
3. 小结
目前我国中、低压配电网主要是单电源辐射型供电网络，分布式电源的接入使配电系统不再是简单的电能配送工具，而是集发电、配电功能于一身。当发生故障时，配电系统和分布式发电都将对故障点提供故障电流，因此将对传统配电网继电保护产生较大的影响。本文笔者在分析分布式电源对配电网继电保护影响的基础上，提出了分区纵联差动保护与过电流保护相配合的优化方案，具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]周卫，张尧，夏成军，王强.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电力系统保护与控制，2010（3）.
[2]马小琴，赵峰.分布式电源容量对配电网继电保护的影响分析及对策[J].兰州理工大学学报，2013（2）.
[3]郑小丽.关于智能电网继电保护实践及分布式电源接入技术探析[J].电子制作，2014（7）.
[4]陈威.含分布式电源的配电网继电保护[J].科技研究，2014（19）.
作者简介：乐红（1968-），女，云南保山人，讲师，主要研究方向：电力系统继电保护；通讯地址：云南省德宏州芒市德宏师范高等专科学校东校区；邮编：678400；电话：15969206622