浅谈分布式电源对配电继电保护的影响

季夏轶

摘 要：分布式电源的出现对我国电力产业的发展有着重要意义，但同时也给配电网的继电保护系统带来不利的影响。文章简要说明了分布式电源的概念，分析了其的大量接入对配电网的影响，最后提出应对措施。

关键词：分布式电源，配电继电保护，影响

中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0087-02

1 概 述

当下，由于电力需求不断增大以及资源短缺所造成的双重矛盾，致使分布式电源在我国发展速度较快，其的出现不仅提高了配电网的稳定性，而且还能够在一定程度上减少电网损耗，并且相对于传统的大功率发电机组而言，其具有环境影响小、可再生等优势。但是各种分布式电源接入配电网后，会给配电网的运行带来新的特征，系统的潮流方向也会发生相应的改变，从而制约着电网的正常运行，对原有的继电保护装置产生了不良的影响。因此，对含有分布式电源的配电网继电保护方案进行改进迫在眉睫。

2 分布式电源的概念

分布式电源（Distributed Generation）简称DG，是指功率为数千瓦到数十兆瓦之间的，不直接和输电系统相连的独立电源系统。目前的分布式电源主要由风力发电、光伏发电、生物发电、燃料电池和燃气轮机组成。分布式电源普遍具有减小线路损耗、缓解输配电容量、改善电能质量、提高电力系统稳定性的重要作用。

3 分布式电源的接入对继电保护的影响

配电网是接入用户端的最末环节，以往的配电网主要涉及放射性、单电源等结构，相对而言，其结构简单，便于维护。而分布式能源的接入，改变了其原先的结构，潮流方向也会发生变化，给传统继电保护配置带来了许多新的可能和问题。

3.1 分布式电源接入前的配电网继电保护配置

传统配电网大多是单电源辐射型供电网络，采用了一些原理简单的保护，也不需要继电保护配置，具备方向性，例如：过电流和过电压保护、距离保护。其中，阶段式电流保护最为常用。

当线路因故障导致跳闸后，配置三相一次重合闸，不分相跳闸。在故障后，确保及时重合，恢复供电。

3.2 分布式电源接入对配电网继电保护配置的影响

如分布式电源接入之后，配电网就会形成多源供电的现象。如果母线的末端出现了问题，则会极易引起分布式电源和主电源出现故障。基于此，可将其表达式设为：

If=Is+Ig

其中，If表示已故障的电流；

Is用于表示主电源短路的电流；

Ig则是分布式电源短路电流。

由于分布式电源的存在，极易导致If增大，出于保护配电网的因素，继电保护就会自动切断故障线路，以确保配电网的安全。如果If急剧增大，则可能超过装置所能够承受的极限，这将会引发其他装置在此情况下切断线路，进而导致其他故障范围增大。

此外，在母线中间的保护装置出现了故障的情况下，虽然Is和Ig可能不会有非常明显的变化，但是由于分布式电源电压远小于主电源，若为故障点提供电压的时间较长，会导致线路电压大大降低，从而引起配电网面临着局部的崩溃。

因此，分布式电源接入以后，对电源保护的负面影响则会十分明显，如果处置不当极易造成故障停电的面积不断扩大或出现局部大面积电网崩溃等不利后果。

3.3 分布式电源对重合闸装置的影响

为了预防电路瞬时性的故障，一般会在配电网内安装重合闸装置，这种装置可以在电网发生故障时迅速起到重合的作用，用以确保电网在短时间内能够恢复至正常运行的状态。而在接入分布式电源后，多电源网络使重合闸的难度变大，可能会导致重合不成功。

3.3.1 故障点拉弧

接入分布式电源后，如果线路出现了故障，保护动作只能够将故障点与系统主电源隔离，而分布式电源依然能够通过线路提供故障电流，则会生成持续电弧，甚至损害保护装置绝缘层，扩大故障，将应该能够短暂恢复的故障转化成为永久性的故障。

3.3.2 非同期合闸

当出现馈线同时，在两端为主电源与分布式电源双端供电时出现了故障的情况下，为了彻底解决故障，则需要两端的短路保护器在瞬间同时发生作用，才能够达到彻底切断电源的目的。所以，想要通过重合闸及时恢复供电，就必须处理好检同期的问题。此时如果馈线的功角摆开较大，则会产生大电流冲击现象，这不仅会在一瞬间内破坏配电网及其部件，甚至可能引发火灾等安全事故的发生。

3.3.3 破坏重合闸与保护器之间的配合

分布式电源的接入，会影响重合闸与继电保护装置的配合关系。在出现故障时，因为分布式电源增大了短路电流，则会使重合闸位置的电力有所降低，从而导致瞬间内的熔断丝抢先一步发生作用，进而破坏重合闸与保护器的正常配合。

4 减少分布式电源对配电继电保护影响的措施

综合前文对分布式电源接入配电网的影响，可以通过以下几种措施进行改进：

4.1 加装方向性元件

加入分布式电源后会影响故障点电流方向、大小和分布，导致继电保护失去选择性，可以通过在分布式电源上游两侧加装方向性元件，在保护的对侧加装断路器解决该问题。这样，当某一线路两端注入功率方向为一正一负时，就可以判定是否为本区域内的故障。

对于分布式电源的下游线路，则可以将分布式电源作为辅助电源，在保留原有的阶段式电流保护基础上进行重新整定，使得分布式电源供电与主电源供电保持一致，这能够有效避免其它保护器的误启动。

4.2 加装故障限流器

随着电力电子科学技术的发展，如今的故障限流器已经可以达到在系统正常运行时表现为无电抗的程度。

即，当线路发生故障时，成为阻抗器进行限流，减少短路电流的作用。这可以有效防止分布式电流接入配电网时增大短路电流，引起误启动或者造成局部大面积故障停电的现象。

4.3 加装低周低压解列装置

正常时，分布式电源与配电网并列运行，但当主电源因故障停电时，分布式电源则将承担全部负荷。所以，如果分布式电源总容量小于负荷的总容量达到一定程度，分布式电源将不能保持额定转速。这就是说，分布式电源侧的周波将可能降低。严重时，甚至会使分布式电源趋于停转的状态，即系统周波崩溃。

此时应用低周减载装置，可按预定方案切除相应的负荷，使系统内的发、用电处于基本平衡的状态。在分布式电源侧加装低周低压解列装置可以降低非同期合闸和故障点拉弧给系统带来的不利影响。此外，还可以通过适当延长重合闸动作发生的时间，使分布式电源在合闸前就能够断开与故障点的联系。当线路重合时，系统侧能够起到检线路无压的作用，使得分布式电源侧检同期合闸成功。

4.4 系统分区

当电网中有大量分布式电源接入时，可以进行系统分区，通过断路器连接各个区域，将在线感应故障、识别故障类型和故障区域以及向相应的断路器发出跳闸信号的功能通过配电站处的继电器来完成。

为保证非故障区域的正常运行，由断路器来隔离故障区以及切出故障区的分散式电源系统。主继电器则实现瞬时故障的重合闸。

4.5 建设含分布式电源配电自动化系统

加快含分布式电源配电自动化系统的建设进程，革新保护方案，通过配电自动化系统实时监控配网运行状态，可以及时加以调整和优化，在其出现故障时，迅速地找到故障点，并快速进行隔离操作，从而能够及时的恢复供电，达到减小故障损失的目的，并且还能通过合理的控制电压水平和无功负荷，维护电网安全、高效、稳定运行，提高电能质量。

5 结 语

随着如今对电力需求与日俱增的影响，以及国家对分布式电源发展的支持，构建含分布式电源的配电网已是必不可免的趋势。虽然分布式电源优势相对而言较大，发展前景也更为广阔，但其对配电网继电保护的不利影响也将越来越突出，因此行之有效的应对措施则成为了当务之急。电力科研人员应该加快在此方面的研究，减小分布式电源对配电网继电保护的损害，以助力于分布式电源的发展。

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