浅析分布式电源的接入对配电网的影响

祁文坤

国网湖北省电力公司恩施供电公司

浅析分布式电源的接入对配电网的影响

祁文坤

国网湖北省电力公司恩施供电公司

未来传统能源的枯竭将不可避免，可再生能源形式的分布式电源逐渐成为热点，然而随着国内分布式电源数量、规模的不断增长，通过将其接入配电网能够有效缓解资源短缺及使用化学燃料造成的污染问题。但是由于分布式电源接入配电网后明显改变了传统的配电网结构，导致在系统发生故障时，原有的继电保护系统动作行为受到很大影响。在本文里，我们就针对这一问题进行探讨其保护配置方法。

配电网；自适应；叠加原理；继电保护；分布式电源

引言

分布式电源(DG)接入配电网之后，必然会转变电网过去的单电源、放射状结构特点，让配电网内部各个支路的潮流不仅仅是单方向的流动，可以说，让系统中短路电流的方向与大小发生了直接的转变，甚至还可能造成配电网故障无法及时隔离，导致配电网故障逐渐蔓延。所以，我们必须要深入探讨DG接入配电网对于继电保护所造成的影响，同时，还应当进一步分析DG接入配电网后的电流保护方案。

1 DG接入对继电保护的影响

1.1 DG对配电网继电保护系统的影响

DG接入配电网后对继电保护的影响不可避免，其影响一般与容量、接入位置、类型有关。目前10kV配电网网架结构一般是环型网架，辐射形单电源供电，10kV线路通常采用传统的三段式的过电流保护作为线路的主保护和后备保护。从配电网的特点分析DG接入对配电网保护系统存在多方面的影响，其中最为典型的影响包括以下几个方面：①导致本线路保护的灵敏度降低及拒动；②导致本线路保护发生误动；③导致相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性；④导致重合闸不成功或非同期合闸；⑤可能形成非计划孤岛，影响系统安全和供电质量。

1.2 DG接入线路及相邻线路发生短路

DG接入点上游线路发生短路故障，受反方向短路电流影响，短路发生点至DG接入点之间的电流保护可能误动作，不会影响到其他位置的电流保护。DG接入点下游线路发生短路故障，DG接入点上游线路因短路电流减小导致灵敏度降低，电流保护可能发生拒动，而短路发生点至DG接入点受助增作用影响短路电流增大，保护灵敏度随之增加，这就可能导致保护范围扩大到下一条线路而引起保护误动作。由上述分析可知，DG的接入会对配电网的继电保护和系统的可靠性带来不利的影响，所以在优化配置分布式电源时，考虑继电保护的约束必不可少。在传统三段式电流保护中，I段瞬时电流速断保护最为重要，所以本文重点分析的是配电网中接入DG后，对保护装置原有电流保护的I段的影响。采取的思路是对短路电流进行约束，用惩罚函数淘汰掉短路电流大于保护装置原有I段整定值的解。

2 分布式电源的接入对配电网的策略

2.1 开断设备改造

分布式电源的接入会导致短路点电流的增加，降低断路器开断裕度，严重时甚至造成断路器不能正常开断。因此需对分布式电源并网后各断路器安装处可能出现的最大短路电流重新进行校验，并更换不满足运行要求的断路器。

2.2 协调控制策略

采用微电网中央控制器，对分布式电源运行状态进行采集和监视，实现微电网电源、储能、负荷的实时动态调节功能，保证微电网安全、稳定运行。主要控制模式有：并网运行、孤网运行、并网转孤网、孤网转并网等。1)并网运行。微电网中央控制器执行并网运行的实时控制策略。为提高分布式电源利用效率，微电源一般以最大出力运行，储能装置将起到平抑微电源出力波动、削峰填谷等作用。同时，储能控制器将按照中央控制器下达的调控指令实现储能装置的充放电，确保联络线路输送功率在规定的范围内。2)孤网运行。微电网中央控制器执行孤网运行实时控制策略。一般将可控的微电源作为微电网主电源，并以恒压恒频(U/f)控制方式运行，其他微电源和储能装置则根据微电网中央控制器下达的调控指令调节各自的运行出力，实现微电网内部电力供需平衡。当可控微电源和储能装置的调节能力不足时，微电网中央控制器将下达微电源/储能/负荷投切指令。

2.3 DG对配电网继电保护系统的影响应对措施

DG的接入已经对配电网传统三段式电流保护产生了不利影响，一些文献已经提出了一些解决方案：如基于Agent技术的保护方案通过在配电网中构建通信网络，引入智能终端单元，保护方案依靠通信网络来采集信息可以实现保护的电气量和状态量信息，并将这些信息通过通信网络汇集，再对各处的信息进行整体分析判断，从而实现故障的准确定位及切除。在智能电网与广域通信网更加紧密结合后，智能保护装置可以根据更加实时准确的对配电网故障作出反应，DG也可以更好地融入未来的智能配电网中。在DG接入点加装故障限流器(FaultCurrentLimiter，FCL)来限制故障时DG提供的助增电流的影响。根据自适应保护，带DG的配电网根据系统运行方式和网络拓扑及故障时电气量的实时变化，同步调整保护装置参数及定值采用浮动门槛等。以上方法都是努力将DG接入后对配电网拓扑结构及潮流的不利影响降至最低，使其不至于影响配电网保护的正确动作或使得配电网保护装置能适应DG接入的新型拓扑，从而使配电网在DG接入和保护之间找到最优平衡点。

结语

在电力系统中，配电系统处于电力系统的末端，直接与用户相连，联系了电源或输变电系统与用户，负责将电力从变电站输送到用户，一旦配电系统发生故障就会造成大量的负荷丢失，使用户或者企业失电。配电系统的可靠性直接关系到用户供电的连续性。而能源的需求量越来越大，导致各种新型分布式电源接入配电网，新型能源发电接入配网是未来电网的发展方向，同时，分布式电源的接入，使传统配电网的网络结构、供电来源、潮流方向等都发生了巨大的变化，因此有必要分析和评估分布式电源接入后对配电系统的影响。

[1]许轩,陆于平.含DG配网电流幅值差异化保护方案[J].电工技术学报,2015,30(18)：164-140.

[2]杨贵,孙磊,李力,等.区域保护与控制系统网络拓扑方案研究[J].电力系统保护与控制,2015,43(9)：49-55.

[3]刘鹏程,李新利.基于多种群遗传算法的含分布式电源的配电网故障区段定位算法[J].电力系统保护与控制,2016,44(2)：36-41.