大规模分布式发电厂接入对配网保护的影响

李陆伊

摘要：因为分布式电源容量小、电压低的特点，一般通过配电网中的变压器直接与电力系统相连。分布式电源的并入使配电网从单电源辐射式的网络变为双端或多端有源网络。原原配电网保护和重合闸的设计结构应作相应调整和改变。否则，分布式电源不能及时准确地排除电网故障，影响配电系统的稳定运行，损坏配电设备和电源。本文阐述了分布式发电的概念和特点，并重点分析了其对配电网络保护的影响，希望可以为大规模分布式发电厂接入对配网提供理论参考依据。

关键词：分布式;发电厂;配网;保护;影响

1课题研究的目的和意义

分布式发电（Distributed Generation，简称DG）是指不同于集中式发电，远距离传输和大型互联网的传统发电形式。它的功率在几十千瓦到几十兆瓦的范围内。它分布在负载周围的清洁环保，经济高效，可靠的发电方式，可提供经济效益，如节约能源，切割高峰和低谷，延缓输配电设备，减少线路损耗，提高电源的可靠性。

目前，我国中低压配电网主要采用变压器中性点不接地或经消弧线圈接地，单侧电源和辐射型供电形式，且区域间继电保护和自动化水平总体水平不高。在这种情况下，分布式电源的并网运行将影响配电网的结构和配电网中短路电流的大小，方向和分布，这将对配电网的运行和控制产生很大影响。

2分布式发电概述

分布式发电本身并不是我国早期的一种新型的小火电形式，在小型热电工业中，用户为了提高电力供应的可靠性而安装自己的电源都是分布式电源。然而，DG的学术定义仍然存在争议。CIGRE委员会（CIGRE） DG的定义为：最大容量为50-100MW，通常与配电网络耦合，并没有统一调度和控制发电机。根据这一定义，包含数百个大型风电场的接入传输系统并不是DG的一列。DG IEEE定义的小容量，系统可以在任何位置的电网发电机。许多定义DG，总体上基于两个标准：容量和栅格电压等级。DG的额定容量、IEEE EPRI CIGRE和其他国际组织撰写报告的描述，但没有共识三个，所定义的IEEE DG能力范围的不到10兆瓦，DG能力范围定义为几kW-50MW EPRI之间，DG能力范围CIGRE 50 - 100MW。DG从电网电压水平出发，在国际上，包括大多数学者认为DG与配电系统耦合，在负载附近安装与发电机的传输系统耦合。

分布式发电和配电网络主接点，有很多优点，但对整个电力系统的影响很大。首先，分布式电源对头发的影响，传输系统是对新的集中式发电厂和输电线路的需求将减少的距离;其次，对配电系统的影响将从根本上改变配电系统，即从原来的单端供电的径向网络成为多端口网络，对配电网的保护和控制和管理将变得更加复杂;再一次，分布式电力系统，电力市场将产生深远的影响。

在当地生产和使用电力或限制在当地使用，以实现经济、高效、可靠的发电是分布式发电的主要特点。由于负荷增长或需要额外的电力系统设施，DG延迟，以减少或避免投资于输配电网络;用户可以提供部分负载，特别是在峰值负荷时，可以降低用户的总电费，并可为用户提供应急或备用电源，提高配电网稳定性的可靠性和安全性。分布式发电可以有效地在负载区域配置，提高配电网的稳定性，提高配电网络的电压和负荷功率因数，提高系统的更新速度，提高电网的可靠性和经济性。在宏观层面上，利用分布式发电和分布式技术，利用丰富的清洁能源和可再生能源，围绕可持续发展战略的实施，具有重要的现实意义。

3 DG对配电系统保护的影响

分布式配电网络接入后，对配电网的影响可能是正的，可能是负的，取决于分布式电源的运行特性。活跃的角色主要是灵活、可靠的，包括：增加可用容量的分布式电网，硅谷已经转变了剪报的角色;大量的分布式电源，减少了对新建大型电厂的持续需求，节省了建设电厂和输配电设备的投资;分布式发电更接近负荷，减少电网输电损耗;分布式发电可以用负载岛来运行。当系统失效时，分布式电源继续部分负荷供电。这可以降低功率范围，提高可靠性。

然而，也存在以下不利影响：分布式电源负荷预测电力系统的规划和运行的不确定性较大，难以找到最优的网络布局方案;分布式电源改变了配电网系统单向流动特性的趋势，使趋势无法预测，也产生了一系列电能质量问题的可靠性，影响系统运行;故障电流级分布式电源系统的变化、持续时间和方向、冲击保护的可靠性和安全性;未计划的孤岛系统可能是，用户设备，维修人员伤害。

3.1 DG对配电网络电流保护的影响

传统配电网主要是单电源供电。径向结构，该配电网结构简单，投资小，维修方便。DG接入配电网将改变电网原有结构，电网将对短路电流产生影响，其分布与保护之间。当配电网接入较大容量或更小容量DG时，DG由于交通分流分支，故障电流通过保护装置后可能会减少，从而减少了保护保护的范围。

当相邻线路的DG反向电流由于没有故障而导致跳闸时，DG对配电网的接入也可能是故障。行L2包含DG。如果线路L1故障，DG提供短路电流保护断路器QF2故障电流通过总线检测到故障点，如果超出保护设置，则动作跳QF2，将导致电源线路L2中断，如图1所示。

图1 DG对变电站电流保护的影响

DG可以在电网的短路电流水平上改善接入，但可能会减少前者的单个分支，而不是短路电流DG接入;DG的位置和容量对短路电流分布和大小的分布网络有显著的影响，DG的接入可能会引起馈线故障。

3.2 DG对配电网络自动重合闸的影响

80% -90%的配电网络部分故障是暂时的。重新应用程序提高系统的可靠性，减少维护工作量的網格具有非常重要的作用。当在径向分布网络结构中，在瞬态故障线路中重新重合快速恢复电力，不会对配电系统和损坏造成任何影响。接入DG的配电网，在故障后，DG仍可提供故障电流到故障点，当重合时，由于电网的原因，可能导致故障电流跳变，导致重燃点失效，导致绝缘故障，导致事故进一步扩大。DG接入也可能导致非关闭期。在配电网包括DG、DG和附近岛屿的电力负荷可能形成后，电力岛很难与电网保持完全同步。在这段时间的电源供应后，当两相的相角差可能出现在任何一个位置时，就会重新重合。

异步关闭将对电流和瞬态过电压产生较大影响，DG单元和网络设备有明显的损伤。

在多阶段配电线路中，一般只在馈线头端安装适当的重合装置，在馈线保护装置上的任意点发生故障时，只要有选择的瞬时动作，线路就断开，然后通过重合来校正。如QF1， QF2在图2所示。

图2 DG对重合闸前加速的影响

4 结论

分布式发电作为未来电力系统中一种高效、清洁的发电方式将得到广泛的应用。然而，对大量分布式配电网络的接入必然会深刻地影响流量分布网络的大小和分布的短路电流的结构和分布网络，给配电网的保护带来了广泛的影响。为了提高配电网络的可靠性和电能质量，分析分布式发电对分布式网络保护和行为的影响对分布式发电的推广应用具有一定的意义。

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