分布式电源并网对配电网保护的影响

刘大玮

【摘  要】随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，能源需求越来越重要。煤炭、石油等传统资源除了造成环境污染外，还存在着发电不可再生的致命缺陷。因此，发展可再生能源已成为世界性的话题。分布式发电作为一种可再生能源，近年来受到越来越多的关注。本文讨论了分布式发电，研究分析了分布式发电并网对配电网的影响。

【关键词】分布式电源;并网;影响;措施

中图分类号：TM727     文献标识码：A

引言

随着电力工业中各种新能源的发展，风电、水电、太阳能在电网中的应用越来越频繁。为了充分利用可再生能源，分布式发电技术越来越重要。该技术与配电网的有效结合，可大大提高可再生能源的利用效率。因此，研究分布式发电对配电网的影响，对促进电力工业的发展具有重要意义。

1、分布式电源接入配电网的一般技术原则

本文在研究过程中主要分析了配电网的一些技术原理。针对上述分布式发电对配电网的影响因素，主要从以下几个方面进行了分析：（1）在接入和安装过程中，需要严格要求接入容量和并网电压水平方向。控制相关技术参数，如电压等级的选择，可以根据装机容量。当分布式发电的总容量小于配电变压器电压时，分布式发电接入配电网系统主要有两种方式：一是专线接入，二是T型接入。（2）配电网分布式发电接入方案的设计还应注意几个技术原则。例如，在接入之前，首先要明确几个点：1）定义用户的接入交换机;2）定义电网连接点的位置;3）仔细验证已接入分布式发电的配电网的线路载流量和变压器容量。（4）根据用户安装的电报容量，认真计算电网侧设备的选型。此外，还应注意的是，对于接入某些分布式电源的站点，禁止与其他站点进行低壓连接。（3）配电网分布式发电接入过程中并网接口/设备的功能要求。对于不同类型分布式发电的接入，并网接口/设备的功能要求主要见表1。通过对图中不同类型分布式电源的比较分析，发现不同类型分布式电源在安装和设计过程中，相关技术的要求略有不同。例如，在同步电动机型分布式电源中，通常要求配电网中设计的开关配置为低周波。同时，高、低压保护装置的安装还要求它们具有故障分解和故障发生时及时检查同步关合的技术功能，结合与感应电机类型有关的分布式电源的并网接口及装置功能的相关要求，还需注意并网开关的高低压保护装置，配置的相关要求和技术要点还需要具备电压保护跳闸和电压关合的相关检查功能。只有满足不同部分的相关技术要求，才能保证接入后配电网的分布式电源的稳定运行。（4）配电网分布式电源接入过程中的继电保护和安全自动化技术要求。在配电网分布式接入过程中，继电保护和安全自动化设备应符合以下三项相关规定：1）继电保护相关技术规定;2）继电保护相关操作规程;3）对策。适用相关规定。为避免继电保护和安全自动装置误动作和拒动，可在双边供电线路的基础上进一步完善相关的保护整定。（5）电能质量技术的有关要求。分布式发电接入配电网系统后，分布式发电与公用电网连接的以下电能质量指标：电压偏差、电压波动、电压闪变、谐波、三相电压与谐波不平衡等，需满足以下要求：降低国家标准：例如国家电能质量。相关技术标准及相关技术要求，如电能质量供电电压偏差、电能质量电压波动和闪变、GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波等。

2、分布式电源对配电网保护装置的影响

2.1 分布式电源的馈线侧故障分析

2.1.1 故障位于接入点上下游不同位置时

分布式电源DG1接入馈线的BC段，故障发生的位置位于DG1下游的馈线CD段①处。当DG1容量足够大时，在DG1接入后会导致DG1下游的保护电流变大而DG1上游保护电流变小。当馈线AB段③处发生故障时，保护R2处流过DG1提供的反向故障电流。此时，如果馈线保护不带电流方向元件，反向故障电流可能超过保护R2处的保护电流整定值，从而引起保护R2的误动作。就DG1下游保护而言，在配电网中的保护范围可以延伸到相邻的一条线路上，从而使得不同线路上的电流保护发生相互干扰。因此，电流保护效果受到了一定影响。

2.1.2 故障位于相邻馈线时

分布式电源DG2接入馈线BC段，当相邻馈线AE段④处发生故障时，DG2会通过故障电流经保护R4流向故障点。当电流足够大且保护R4没有加装方向元件时，会产生保护R4的误动作。当保护R4流过的故障电流加大时，会导致保护R4的保护区域蔓延到下一段线路，和保护R3失去配合。当DG2容量足够大时，反向电流有可能超过电流保护的整定值，导致保护R3误动作。此种状态下，无法确保馈线保护的选择性。

2.1.3分布式电源接入配电系统的母线侧

当DG3接入系统电源的母线A时，相当于增大系统的短路容量，一定程度上增大了短路电流，对馈线电流保护的影响较小，且提高了各馈线电流保护的灵敏度。

2.1.4分布式电源接入导致馈线部分保护灵敏度的变化

分布式电源DG1接入馈线的BC段，如果馈线在BC段的②处发生短路或过流时，原则上是由保护装置R2的动作来控制断路器切除故障。但是，由于DG1的接入，此时流过故障点的电流由两路电源叠加产生，实际流过R2装置的电流会相应减少，影响了R2动作的灵敏度，甚至会拒动。类似地，馈线CD段的①处发生短路故障时，保护装置R1的动作电流值由系统电源和DG1共同提供的增量电流，会导致R1的灵敏度变大产生拒动，从而扩大故障范围。

3、分布式电源接入对线路保护影响的对策

针对分布式电源接入配电网后对保护电流产生的影响程度，因其将原来辐射状单电源系统转换为双电源或多电源系统结构，无法单独依靠修改保护装置的整定值进行消除。可以考虑对原保护装置加装方向保护装置进行选择性保护，其与双向计量装置类似，可以保证原电源系统电流方向保护的可靠性，也避免了DG接入对保护的影响。带方向性电流保护装置的造价非常高，因此需要考虑经济性。针对分布式电源本身存在的故障对配电系统产生的影响，需在配电线路和分布式电源的连接处安装故障解列装置。当发生短路等故障时，对故障点以后的并网DG进行可靠切除，待故障消除后，分布式电源经重合闸装置或手动再行并网。该方案要求安装的故障解列和防孤岛装置的动作时间需满足时限要求，同时要保证动作的可靠性和灵敏性。对于自发自用分布式电源接入配电系统，可以在并网点侧安装逆功率保护装置，确保DG的发电被内网负荷消纳，出现超发情况时不向电网侧倒送电，杜绝了DG向故障点提供短路电流。该方案虽然限制了分布式电源的发电容量，但是对配电系统的电流保护几乎不产生影响，关键是做到了发电功率和负载的匹配度，最大限度地发挥了DG的发电能力。

结束语

分布式发电是现代电力系统的重要组成部分。现阶段，分布式发电的研究和应用越来越广泛。在详细分析电网接入DG过程对配电网的主要影响的基础上，分析了DG接入配电网的一般技术原则和DG接入配电网的运行维护原则，以进一步提高电网运行的稳定性和经济性。

参考文献：

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（作者单位：中国恩菲工程技术有限公司）