分布式电源对配网继电保护的影响

刘锦文，孙 帆

（国网江苏省电力有限公司盱眙县供电分公司，江苏 淮安 211700）

0 引 言

生态环境的不断恶化和常规一次性能源的短缺，直接影响现代电力系统发展，多次大停电事故也对传统发电模式的安全性提出严峻挑战。在此背景下，风力发电和光伏发电等可再生能源为代表的分布式发电技术开始成为电力行业领域关注的重点，分布式电源也开始在配电网中得到应用[1]。为确保能够合理使用分布式电源，保证配电网的优势和价值可以得到充分发挥，需要对分布式电源的应用及其应用效果展开研究。

1 分布式发电技术

分布式发电是未经规划或中央调度型电力产生模式，通过和配电网进行连接的方式展开应用。现阶段，分布式发电主要在非常靠近近端负载或低压电网中接入小型发电设备的位置进行使用，分布式发电技术集地热能发电技术、太阳能发电技术以及风力发电等多项技术于一体，能有效利用太阳能和风能等多种能源，形成科学互补[2,3]。

在电力系统中，分布式电源承担系统基本负荷。分布式发电技术包括储能装置、光微型涡轮发电机以及内燃发电等，按照所使用一次性能源类型，分为可再生能源发电、石燃料发电以及电化学装置发电3 种类型[4]。分布式发电技术的应用能够为可再生能源的使用产生积极作用，更加有利于控制环境污染问题，属于清洁型发电模式，是社会今后重点关注的发电技术。

2 分布式发电的优势分析

分布式发电所具有的优势主要集中在以下几个方面。一是分布式发电系统能够在电站中处于相互独立的状态，用户能够根据自身需求进行灵活控制，并不会造成大规模停电事故，实现有效提高系统运行安全性和可靠性的目标。二是分布性发电模式可以解决大电网安全运行稳定性不足的问题，能够在意外灾害发生时保证电力系统可以处于持续性供电状态，是集中式供电中的重要补充内容。三是可以通过对区域电力性能和质量进行实时监控的方式，为中小城市和农村等地区居民进行供电，妥善解决环保问题。四是整体输配电的损耗量相对较低，甚至能够通过合理处理达到损耗为零的状态。不需要设置配电站，就可实现有效控制输配电成本和附加成本的目标；土建和安装成本也相对较低，整体经济性价值较高。五是能够满足庆典、集会等特殊场合供电的需求，可以使用移动分散式发电车进行供电。六是调峰性能较为理想，整体操作相对较为简单，且因为参与运行的系统相对较少，能够达到快速启停的效果，可以实现全自动运行[5]。由于分布式发电能够作为大电网以及远距离电网供电模式补充，其具有的社会效益和经济效益是不可估量的。将分布式电源接入配电网中是今后配电网发展的主要模式，值得进行深度探讨。

3 配电网继电保护要求分析

电力系统继电保护需要保持相互协调和相互制约的状态，确保电力系统能够在不同环境下平稳运行，具体要求主要包括：一是选择性，如果电力系统出现故障，则需要及时剔除故障元件，保证停电范围控制在最小范围内，避免造成大规模停电。保护装置需要在发生动作时有选择性地将故障元件从电力系统中切除，确保除故障部分外的其他部分能够顺利运行，最大限度节省人力物力资源。二是快速性，保证用户处于低压状态，时间能够被控制在合理范围内，并严格控制故障部分的损坏程度，尽量减少受影响群体，快速完成故障排除工作，不会对电力系统的运行造成不良影响。三是保护装置需要具备一定的灵敏程度，能够在受保护区域发生短路等故障时，不受系统运行方式和短路点形式等因素的干扰，灵活反应，充分发挥保护装置的保护功能。四是可靠性，在保护区发生故障时，需要按照相关规定要求，第一时间做出反应，采取相应保护措施，并且在保护期没有发生故障的状态下不会出现误判或者误动作等问题，充分发挥保护装置的应用优势[6-8]。

4 分布式电源对于继电保护所产生的影响探究

4.1 电流保护方面的影响

在配电网中接入分布式电流后，供电系统会由传统单电源供电模式逐渐向多种电源供电模式进行转变，如果母线尾部存在一定问题，则会造成分布式电源和原有配电网出现短路状况，导致配电网无法正常运行。为保证配电网的运行安全性，继电保护装置会通过自动断电方法对故障电源进行处理。由于原配电网中短路电流量较大，此时进入电网容易造成设备损坏问题，而且系统电压相对较低，在低电压状态下电机容易发生跳闸，其余运行装置也会受到不同程度的干扰。如果母线发生故障，原配电网和分布式电源并不会出现明显特征，但分布式电源整体电压相对较小，如果其处于长期供电状态，很容易造成线路电压急剧下降，导致配电网供电系统发生部分坍塌问题，甚至造成整体配电网丧失供电能力，无法安全、持续地供电。

4.2 继电保护误动或拒动

现有配电网的电力系统主要以单方向电流运行模式为主，如果配电网出现异常状况，产生的故障电流会影响配电网电源的正常工作。在接入分布式电源后，出现异常状况会使线路中形成附加电流，不仅会对继电保护装置的判断精准度产生影响，还会导致其在运行过程中出现误动或者拒动状况，对保护功能的发挥产生严重干扰。研究发现，将分布式电源接入配电网后，配电网灵敏度和可靠性均会得到显著提升，但需要对继电保护方面的负面影响问题进行妥善解决。

4.3 保护选择性发生改变

因为传统配电网的供电电源主要以单侧电源为主，所以在增加继电保护装置时容易出现问题。在配电网中接入分布式电源，会增加配电网中的电源数目，进而影响到电力系统的运行，还会使之后的继电保护装置无法有针对性地保护区域内各项装置，提高保护装置发生误动的概率。

4.4 重合闸失败

配电网构造主要采用放射性模式，加之供电电源多为单侧电源，当系统出现故障且切除电源时，会发生三相一次重合闸实时闭合，此阶段虽然不会对电力系统的供电造成不良影响，可以保证供电稳定性，但在接入分布式电源后，会因为供电电源逐渐转变为多项电源供电模式而出现重合闸无法合闸的情况[9]。该故障出现的原因主要分为2 种，第一种是在接入分布式电源后，继电保护装置能够完成主电源隔离和故障点的自动隔离处理，而分布式电源会处于持续性供电状态，导致故障点出现拉弧现象；如果故障没有得到妥善处理，则会直接增加故障影响程度，导致由小故障转变为永久性故障，对配电网的使用产生严重干扰；第二种是在接入分布式电源后，因为继电保护装置无法对配电网和分布式电源形成有效阻隔，导致在故障发生时，分布式电源一直处于供电状态，形成孤岛现象，直接增加重合闸工作难度，导致其无法正常闭合，进而引发一系列故障问题。

5 分布式电源对继电保护影响防范措施

为妥善解决分布式电源接入后对继电保护装置所产生的负面影响，需要对负面硬性进行合理分析，结合分布式电源供电和继电保护装置运行等各方面特点，制定相应的防范策略，高质量完成防范处理，确保继电保护装置能够处于正常应用状态。首先，将分布式电源作为界限，对下游电路展开方向性元件配置，保护对侧安装断路器，根据部分线路功率注入反方向的具体状况，及时判断此处是否存在故障，以便后期的故障处理。还需要在每段线路中完成三段式电流保护的重新设置，确保下游线路充分发挥辅助电源功能。其次，做好故障限流器配置，使电力网络正常运行时的抗阻力为零，但在发生故障时，会因为电力网中电流的增加而导致抗阻急剧增大，所以通过设置故障限流器的方法，确保故障电流能够得到有效管控，确保相关问题能够得到妥善解决。最后，需要做好其他保护设施设置。在接入分布式电源后，原有配电网中继电保护装置的部分保护功能会发生相应改变，导致故障进一步扩大，所以需要做好其余保护装置的设置，通过提前控制的方法，将分布式电源所带来的影响控制在最小，确保电力系统供电安全性和稳定性能够达到预期要求[10]。

6 结 论

由于分布式电源应用已经成为今后配电系统运行的主要趋势，因此需要进一步加大对分布式发电技术和分布式电源应用相关影响的研究力度。应明确配电网中继电保护装置的具体保护功能和分布电源接入后的变化情况，按照保护装置的应用要求，结合保护功能发生改变的具体内容，制定针对性的优化保护措施，合理使用各种保护装置，确保在接入分布式电源后，电力系统仍然能够处于较为安全且稳定的运行状态，妥善解决各种隐患问题，进而为配电网的运行提供可靠保障，确保配电网能够平稳、安全地完成升级与发展任务。