分布式电源对配网继电保护的影响研究

摘""要：现阶段，我国电力行业正处于绿色转型发展关键时期，新能源发电技术逐渐取代落后的火力发电，有利于缓解化石资源供需矛盾，实现生态环境保护。与此同时，电力网络大规模接入分布式电源，对配网继电保护体系造成剧烈冲击，传统无源配网保护技术不再适用。鉴于此，此次以改进继电保护体系作为研究方向，探讨分布式电源接入后对配网继电保护效果造成的具体影响，阐述了含分布式电源的配网继电保护体系改进措施，旨在提高配网继电保护系统的可靠性和抗干扰能力。

关键词：分布式电源""配网继电保护""具体影响""改进措施

中图分类号：TM77

Research"on"the"Impact"of"Distributed"Power"Sources"on"Distribution"Network"Relay"Protection

CHEN"Jian""CHENG"Ming""WANG"Youjun""SHI"Qianqian

Chuzhou"Power"Supply"Company，"State"Grid"Anhui"Electric"Power"Co.，"Ltd.，nbsp;Chuzhou，"Anhui"Province，"239000"China

Abstract："At"present，"China's"power"industry"is"in"a"critical"period"of"green"transformation"and"development."New"energy"generation"technology"is"gradually"replacing"backward"thermal"power"generation，"which"is"conducive"to"alleviating"the"supply-demand"contradiction"of"fossil"resources"and"achieving"ecological"environment"protection."At"the"same"time，"the"large-scale"access"of"distributed"power"sources"into"the"power"network"has"caused"a"severe"impact"on"the"relay"protection"system"of"the"distribution"network，"and"traditional"passive"distribution"network"protection"technologies"are"no"longer"applicable."In"view"of"this，"the"research"direction"is"to"improve"the"relay"protection"system，"explore"the"specific"impact"of"the"integration"of"distributed"power"sources"on"the"relay"protection"effect"of"the"distribution"network，"and"elaborate"on"the"improvement"measures"of"the"distribution"network"relay"protection"system"containing"distributed"power"sources，"aiming"to"improve"the"reliability"and"anti-interference"ability"of"the"distribution"network"relay"protection"system.

Key"Words："Distributed"power"generation;"Distribution"network"relay"protection;"Specific"impact;"Improvement"measures

现代社会发展过程中，生产生活等各个领域对电力能源的依赖程度增加，配网安全问题也成为社会关注的重点问题。在配网安全保护领域中，继电保护能够对电力系统发生的故障和异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。对于现阶段的配网而言，因为新能源的出现，分布式电源在配网环境中扮演了越来越重要的角色，分布式电源在配网中的参与，会直接形成对继电保护的影响，但也会带来保护误动或过度保护等方面的问题。为此，配网继电保护工作必须做出对应的调整，符合配网的安全发展需求。在实际工作中应采取有效的改善措施，考虑在现有的继电保护策略基础之上，结合纵连保护等相关思路来实现优化，推进配网环境安全、稳定运行。

1""分布式电源对配网继电保护效果的影响

1.1""短路电流分布

配网接入分布式电源改变了线路拓扑结构，从单一的电源配电网演变成含有多系统电源、单一系统电源的复合配电网，出现短路故障后，改变了短路电流值和电流流向，当分布式电源处于不同接入位置时，短路电流分布情况并不一致。例如：分布式电源接入配网馈线始端时，属于在原有系统并入小型受控电流源，以接入点电压当作控制量，会增加配网电源总体容量与短路故障电流值，故障电流方向保持不变。分布式电源接入配网馈线中部时，连接点上游与下游保护效果都会受到一定程度的影响，短路电流有所增加，超出整定值而破坏继电保护装置选择性要求，出现装置误动情况，严重时导致分布式电源孤岛运行、自行解列[1]。而在分布式电源接入配网馈线末端时，两侧电源提供短路电流，经过首级保护装置时，按照整定值展开保护动作，分布式电源所提供短路电流继续流向短路点，导致短路点电压升高，降低保护装置灵敏度。

1.2""配网自动装置误动

配网继电保护系统设置多种类自动装置，负责精准感知配网运行状态，识别故障问题与异常情况后，自动展开相应动作，包括自动重合闸装置、备自投装置，从而迅速切除故障部分。随着分布式电源的接入，装置动作精度、动作时间受到一定程度的影响。例如：对于自动重合闸装置，出现瞬时性故障问题后，装置可以快速切除故障点位与配网系统电源的联系，但分布式电源继续向故障点位输送短路电流，无法顺利排除瞬时故障，致使自动重合闸失败、负荷停电，小概率由瞬时性故障演变为更加严重的永久性故障，配网设备受损。出现永久性故障问题后，自动重合闸装置迅速展开动作，重合闸失败后由电流保护装置接替展开保护动作，切除故障部分，但由于分布式电源继续输送一部分短路电流，流向短路点位，在装置缺少安装方向保护功能的情况下，造成自动重合闸装置延时展开动作的局面。对于备自投装置，在低压侧母线接入分布式电源的情况下，如果系统侧出现故障问题，或上级线路失压，分布式电源孤岛策略失效并向变电站继续供电，形成短路电压或是配网母线残压，没有完全满足备自投装置启动条件。由于分布式电源孤岛状态下的输出频率、电压处于动态变化状态，执行非同期合闸动作，强行把分布式电源并网运行，会给配网运行造成剧烈冲击，也会因故障时间内残压超标而改变实际动作时间[2]。

1.3""引起非计划孤岛

配网运行受到跳闸、短路等因素影响，一部分电网断开与大系统的联系，切换到分布式电源临时向用户继续供电，这一现象被称为非计划孤岛运行。从继电保护层面来看，继电保护系统按照电网、分布式电源并联运行状态加以设计，孤岛运行期间，再次出现其他故障问题后，分布式电源继续提供短路电路，实际故障水平偏低，继电保护装置可能出现拒动现象。同时，非计划孤岛事件本身具备随机性特征，会引起电能质量下降、线路元件带电、重合闸失败、配网设备损坏等问题。

1.4""继电保护装置失效

继电保护装置根据整定值来判断保护对象是否处于正常运行状态，设定电压、电流等电气量参数的整定值，同步获取在线监测数据，确定实际运行数据超出允许范围后，自行展开保护动作。随着分布式电源的接入，故障电流、电压等参数发生变化，实际故障值偏离整定值，使得继电保护装置错误展开保护动作，或是在故障持续期间未展开保护动作，继电保护体系失效。以馈电线路保护装置为例，系统侧相邻馈线出现故障问题后，发生倒送电流现象，分布式电源经由母线继续提供反向短路电流，断路器保护装置本身缺乏识别反向故障的功能，在分布式电源容量较大的情况下，导致继电保护装置错误展开动作，分布式电源所处线路中断供电。

2""含分布式电源的配网继电保护体系改进措施

2.1""适应性改进

配网继电保护影响情况主要取决于分布式电源接入位置，以馈线始端、中部和末端作为并网位置时，现有继电保护系统的运行状况、保护性能发挥情况不一致，可以适应性选择继电保护改进措施。

2.1.1""接入馈线始端

其影响体现为增加系统电源容量与短路电流值，少量增加短路电流有利于增强下游装置灵敏性，但过量增加短路电流则会引起装置误动作、扩大停电范围。工作人员应准确掌握短路电流贡献比，泛指分布式电源与系统电源向故障点输送短路电流比值，根据实际情况判断是否修改继电保护方案，短路电流贡献比不超过0.1时，无须修改原有方案，确定短路电流贡献比大于0.1时，调整一部分继电保护装置的动作电流值，用于降低灵敏度[3]。

2.1.2""接入馈线中部

区分为接入点上游、接入点下游、不包含分布式电源线路3种情况，制订改进方案。例如：针对上游保护装置，馈线采取双侧电源供电方式，出现非金属短路故障后导致装置拒动，没有顺利切除故障电流，优先配备动作值偏低的定时限过电流保护装置，负责切除较小短路电流。也可选择限制分布式电源容量，通过提升刚性系数来间接降低短路点电压值，确保继电保护装置正确展开动作，并同步把分布式电源自配网系统解裂，避免继续输送短路电流。

2.1.3""接入馈线末端

部署定时限过电流保护装置取代原有装置，虽然保护动作具备延时性，但凭借启动电流小、灵敏度高的特征，可以迅速切除因非金属性接地故障引起的短路电流。针对不含有分布式电源的馈线段，短路电流有所增加，带动装置可靠性、灵敏度同步提升，无须额外采取改进措施。

2.2""引入纵联保护

继电保护改进策略围绕分布式电源接入位置来制定和执行，改进方案缺乏通用性，还需要限制分布式电源容量，无法实现新能源发电效益与配网继电保护效果。为解决此项问题，可以采取含分布式电源配网系统内引入纵联保护的改进策略，纵联保护、传统保护相互配合，扮演主保护与后备保护的身份，同时满足继电保护选择性要求与可靠切除故障部分的要求。纵联保护与常规电流保护的区别在于，电流保护按照配网运行方式来动态调整实际保护范围，纵联保护则是通过不间断采集线路一端电气量，准确锁定故障区域，判断是否输出跳闸、切除故障，可以准确判定内部故障发生情况。配网接入单个分布式电源时，以系统电源至接入点间线路作为区域1，接入点下游线路作为区域2，区域1上下级装置配备纵联保护与加装重合闸，并设置自动检测同期装置，区域内全部保护装置都应具备方向保护元件，区域2继电保护装置仅需具备过电流保护、重合闸前加速两项功能，各级装置动作时间相互配合，逐一设置定时限保护动作时间。例如：出现永久性故障后，区域2装置展开保护动作来消除装置，同步检测电压瞬时变化量，如果装置误动，则把区域1装置作为后备保护，继续展开保护动作来消除故障[4]。而在配网系统接入多个分布式电源时，两个接入点两端与间隔区域分别作为区域1、区域2和区域3，第二个接入点前端的区域1、区域2均配备纵联保护与自动重合闸装置，区域3配合电流保护与重合闸前加速，各级继电保护装置都具备方向保护功能，时间上相互配合。对于瞬时性故障，系统侧与分布式电源侧依次展开重合、同期重合闸动作。对于永久性故障，则按照时间配合关系，选择性切除故障。

2.3""基于闭环运行的环网保护方案

随着小型化分布式电源的接入，传统配电网结构亟须改变，需制订基于闭环运行的环网保护方案，分布式电源接入点上游母线侧加装继电保护装置与断路器，出现故障问题后自配网系统解列分布式电源；全部继电保护装置都增设方向保护元件，把系统电源侧母线流向短路点方向作为正方向；分布式电源上游母线侧部署继电保护装置，同样以母线流向短路点方向当作正方向，接收正方向短路信号或允许跳闸信号后，再展开保护动作；原有定时限电流保护装置当作后备保护。同时，重新设计继电保护装置的配合关系，接收正方向过电流信号后，同步向上游装置传达闭锁信号、向下游装置传达允许跳闸信号，接收上游允许跳闸信号，或在未接收下游闭锁信号但检测到正向过电流信号时，立即展开保护动作[5]。根据落地应用效果来看，新型改进方案充分利用现有保护装置，选择性切除故障区域，解决靠近母线位置短路时的方向保护死区问题，改造效果十分理想。

3""结语

综上所述，配网继电保护体系的升级改造，是建设新一代电力网络的重要环节，也是增强配网运行稳定性与提高供电质量的关键。工作人员应深入探究分布式电源接入、继电保护效果二者的内在关系，落实适应性改进、引入纵联保护、环网保护三项改进措施，保障配网安全平稳运行。

参考文献

[1]李达，刘敏.一套面向批量分布式光伏接入的配网运行管控方案[J].电气技术与经济，2024（7）：141-143.

[2]田海洲.分布式光伏电源对配电系统继电保护配置的影响[J].电气时代，2024（4）：54-56.

[3]於慧敏.基于改进差分进化的含分布式电源配网负荷自适应调度方法[J].自动化应用，2024，65（13）：255-256，259.

[4]敖军.面向区域配电网的分布式能效数据分析与优化技术[J].电气应用，2024，43（6）：66-71.

[5]于艾清，濮梦燕，王育飞，等.基于改进鲸鱼算法的分布式电源规划方法[J].电测与仪表，2024，61（8）：63-69.