劉秀春

摘 要：目前分布式發(fā)電能得到廣泛的應(yīng)用，主要依賴于它自身的使用特點(diǎn)，如能源多樣化、節(jié)能、環(huán)保、高效等，該文主要介紹了分布式發(fā)電的概念以及各種應(yīng)用優(yōu)勢，分析不同運(yùn)行狀態(tài)下不同位置發(fā)生的各種故障以及對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響。分布式發(fā)電的發(fā)展主要是在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)調(diào)整和電網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，當(dāng)前的社會能源和電力供應(yīng)都要求注重質(zhì)量和安全性，但是目前電網(wǎng)都在向“大電網(wǎng)、大機(jī)組、高電壓”的方向靠攏，在發(fā)展過程中不可避免的存在著系統(tǒng)不穩(wěn)定等各種弊端，也容易發(fā)生局部事故，對供電用戶造成極大的影響。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電 配電系統(tǒng) 繼電保護(hù) 社會能源

中圖分類號： TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0004-01

1 分布式發(fā)電的定義以及優(yōu)勢

1.1 分布式發(fā)電的定義

分布式發(fā)電（即DG）一般都是指以內(nèi)燃機(jī)、燃料電池、燃?xì)馄啓C(jī)和微型燃?xì)馄啓C(jī)、小水電、光伏發(fā)電、風(fēng)能、太陽能等各種原材料為發(fā)電形式，也包含垃圾/生物質(zhì)等物質(zhì)發(fā)電。分布式發(fā)電的應(yīng)用主要是依靠用戶自行安裝的中小型發(fā)電裝置，不僅可以脫離公共電網(wǎng)為用戶供電，也可以接入公共電網(wǎng)。一般情況下配電網(wǎng)為簡單的輻射狀，DG的接入會對配電網(wǎng)的故障電流大小、持續(xù)時(shí)間、持續(xù)方向等產(chǎn)生影響，會使配電網(wǎng)變成雙電源或者是多電源，由于配電網(wǎng)潮流的不確定性會給繼電保護(hù)的運(yùn)行管理帶來一定影響，在繼電保護(hù)裝置中可能造成誤動(dòng)或者是拒動(dòng)的現(xiàn)象。所以需要對分布式發(fā)電對配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行一定研究并解決問題。

1.2 分布式發(fā)電的優(yōu)勢

分布式發(fā)電應(yīng)用為配電系統(tǒng)運(yùn)行帶來的優(yōu)勢主要有幾點(diǎn)：第一，使用分布式發(fā)電不需要使用建設(shè)單獨(dú)的配電站，所以也不需要使用長距離的輸電線路，從這個(gè)角度來說，使用分布式發(fā)電的建設(shè)成本較低，而且能夠有效避免運(yùn)行后增加配電成本，還能夠降低輸電損耗。第二，分布式發(fā)電可以彌補(bǔ)電網(wǎng)的不穩(wěn)定性，尤其是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，可以使用分布式發(fā)電進(jìn)行緊急供電，有效防止供電事故。第三，分布式供電具有環(huán)保的特性，它的能源使用率比電網(wǎng)使用率要高，傳統(tǒng)的能源發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電率在40%左右，而分布式發(fā)電的發(fā)電率可以達(dá)到65%以上，除此之外，它主要是利用各種自然原材料如風(fēng)能、太陽能等進(jìn)行發(fā)電，對實(shí)現(xiàn)資源再利用和清潔能源提供了可能性。第四，分布式發(fā)電還可以用于冷熱電聯(lián)產(chǎn)，它除了發(fā)電，還能夠?qū)崿F(xiàn)與供熱供冷的三者合一，使用戶可以有效實(shí)現(xiàn)資源利用。

2 配電網(wǎng)主要結(jié)構(gòu)以及保護(hù)配置

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本上都是單電源輻射狀，所以相對應(yīng)的繼電保護(hù)配置也較為簡單，目前國內(nèi)使用最為常見的兩種配電網(wǎng)繼電保護(hù)方式主要有兩種：三段式電流保護(hù)方案與反時(shí)限過電流保護(hù)方案。

2.1 三段式電流保護(hù)

三段式電流保護(hù)方式是一種較為傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式，它主要是包含瞬時(shí)電流速斷保護(hù)、限時(shí)電流速斷保護(hù)以及過電流保護(hù)。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)由于是按躲過本線路末端短路時(shí)流過保護(hù)的最大短路電流整定，不能完整地保護(hù)整個(gè)線路，它主要依靠瞬時(shí)動(dòng)作完成對線路的保護(hù)。相反，限時(shí)限電流保護(hù)是較為靈活的保護(hù)方式，主要依賴于本線路末端故障時(shí)能夠靈敏地與相鄰線路實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電流保護(hù)配合，所以能夠完整地保護(hù)本線路。過電流保護(hù)的功能比限時(shí)電流速斷保護(hù)的功能還要強(qiáng)大，能夠完整的保護(hù)本線路并作為相鄰線路的后備保護(hù)。

2.2 反時(shí)限過電流保護(hù)

反時(shí)限過電流保護(hù)主要是根據(jù)動(dòng)作時(shí)限和動(dòng)作電流成反比曲線的關(guān)系，短路電流越大，保護(hù)時(shí)間就越短，也就是與故障點(diǎn)相距越遠(yuǎn)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間就越長，這種保護(hù)方式主要是能夠滿足繼電保護(hù)速動(dòng)性和選擇性的要求，在配電網(wǎng)繼電保護(hù)中應(yīng)用得較多。

在這里需要提出的一點(diǎn)是在配電網(wǎng)故障中，大部分的故障都是瞬時(shí)性的，所以對非電纜線路，采用前文提到的任何一種保護(hù)方式都需要配置三相一次自動(dòng)重合閘裝置，這樣才能夠保證線路在發(fā)生瞬時(shí)性故障后能夠快速恢復(fù)供電。

3 分布式發(fā)電對繼電保護(hù)的影響

3.1 分布式發(fā)電對電流保護(hù)的影響

三段式電流保護(hù)具有的優(yōu)點(diǎn)較多，如保護(hù)原理簡單、可靠性高、一般情況下都能夠滿足快速切除故障的要求，因此在配電網(wǎng)保護(hù)中運(yùn)用較多。反時(shí)限過電流保護(hù)主要是對保護(hù)動(dòng)作限時(shí)，一般情況下，它只需要一個(gè)繼電器就能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)，而且由于在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，實(shí)際花費(fèi)在切除故障點(diǎn)的時(shí)間非常短，在實(shí)際中也應(yīng)用較多。

分布式發(fā)電的接線方式對電網(wǎng)運(yùn)行方式有較大的影響，分布式發(fā)電的接入位置也會對故障電流的大小和方向造成影響。圖1、圖2分別為分布式發(fā)電接入線路末端和線路中間的說明圖。

如圖1，當(dāng)DG接入線路末端時(shí)，電網(wǎng)中可能會發(fā)生F1短路，也可能發(fā)生F2和F3短路。當(dāng)F1發(fā)生短路時(shí)，P3和P4會感受不到電流，所以它們的行為不會受到DG接入線路的影響。P1、P2能夠感受到短路電流，方向以及大小與DG接入線路之前相同，所以P2能動(dòng)作切除故障線路。同理能夠得出，當(dāng)接入DG后F2發(fā)生故障，需要切除故障線路受保護(hù)的點(diǎn)為P2，在切除故障后，可以由DG單獨(dú)供電，但是由于對P2進(jìn)行單獨(dú)供電可能會影響到整個(gè)供電系統(tǒng)運(yùn)行和用戶設(shè)備，所以一般不使用這種方式。當(dāng)F3發(fā)生短路故障時(shí)可能會因?yàn)镈G容量過大，造成P2誤動(dòng)切除線路。當(dāng)F4發(fā)生短路故障時(shí)，情況也與F3類似，流過P3的短路電流變大，會導(dǎo)致瞬時(shí)速斷保護(hù)難以避開F4點(diǎn)的故障電流而造成誤動(dòng)切除線路，所以需要對DG容量進(jìn)行限制保證選擇性保護(hù)。

如圖2，當(dāng)DG接入線路中間時(shí)，對F1、F2、F3、F4也會造成相應(yīng)的影響。當(dāng)F1發(fā)生短路時(shí)，P2會流過故障電流，保護(hù)會依靠動(dòng)作切斷線路，但是在電流流過受保護(hù)的P1時(shí)，會導(dǎo)致P1電流減小，敏感度降低。當(dāng)F2發(fā)生短路時(shí)，情況與F1發(fā)生故障相似，有區(qū)別的就是當(dāng)DG并入時(shí)的電流過小，會造成P1拒動(dòng)，所以對于DG并入系統(tǒng)需要做相應(yīng)的限制。當(dāng)F3發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)點(diǎn)P1可以感受到DG供給的短路電流，但是如果DG容量太大，就會導(dǎo)致P1誤動(dòng)從而切除線路。當(dāng)F4發(fā)生故障時(shí)，可能會造成瞬時(shí)速斷無法躲開F4發(fā)生的故障電流而誤動(dòng)并切斷線路，使系統(tǒng)保護(hù)方式失去選擇性。endprint

3.2 配電系統(tǒng)中存在多個(gè)DG時(shí)對繼電保護(hù)的影響

與單一并入一個(gè)DG相比，在配電系統(tǒng)中接入多個(gè)DG后，系統(tǒng)的電路分流現(xiàn)象更加嚴(yán)重，而受影響最為明顯的是DG上游各線路的過流保護(hù)。

根據(jù)上述情況可以分析出來，在DG并入到電網(wǎng)系統(tǒng)中后對過電流保護(hù)的影響并不是很嚴(yán)重，在配合時(shí)需注意預(yù)留充足的配合度。而小容量的DG并入電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響主要的表現(xiàn)在DG接入點(diǎn)的上游部分，在解決這個(gè)問題時(shí)，可以選擇靈敏度較高的過流保護(hù)措施或者是對反時(shí)限過流保護(hù)方式做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.3 分布式發(fā)電對線路重合閘的影響

在接入DG以前，配電網(wǎng)大多是輻射式結(jié)構(gòu)，自動(dòng)重合閘在恢復(fù)瞬時(shí)性故障線路的供電時(shí)，不會對配電系統(tǒng)產(chǎn)生任何沖擊和破壞。DG接入后，一旦線路因故障而跳閘，故障部分不再與電網(wǎng)相連而失去系統(tǒng)電源。而DG很有可能在故障后沒有脫離線路而繼續(xù)工作，則會在電網(wǎng)中形成由DG單獨(dú)供電的電力孤島。在重合閘動(dòng)作時(shí)，電力孤島與電網(wǎng)不能保持同步，出現(xiàn)很大的相角差，這樣會造成非同期合閘，從而引起很大的沖擊電流，在此沖擊電流的作用下，線路保護(hù)很可能再次動(dòng)作發(fā)生跳閘，而使重合閘失去了其快速恢復(fù)瞬時(shí)故障的職能。所以應(yīng)在 DG側(cè)裝設(shè)低周、低壓自動(dòng)解列裝置，以便在重合閘動(dòng)作前，將DG從故障線路中切除，同時(shí)為避免故障點(diǎn)持續(xù)電弧的影響，重合閘的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)適當(dāng)延長。

4 結(jié)語

分布式發(fā)電（DG）在目前電力市場中是一項(xiàng)新型的清潔能源發(fā)電形式，為電網(wǎng)系統(tǒng)提供了較為靈活的供電支持，它對改善電力的穩(wěn)定性和質(zhì)量都具有重要的意義，所以在市場中受到的關(guān)注也越來越廣泛。但是分布式發(fā)電在具體的使用中也還有非常多的問題，這就要求我們在使用之前一定要對分布式發(fā)電進(jìn)行完善的研究和探討并提出可行的解決方案，在實(shí)際使用中才能將傷害降低到最小。尤其是接入分布式發(fā)電后會對電網(wǎng)繼電保護(hù)造成的影響，需要根據(jù)地方特性進(jìn)行研究，然后尋求合適的解決方式。在電網(wǎng)發(fā)展過程中，分布式發(fā)電在電力市場中將會使用得越來越頻繁和常見，在研究中要注意結(jié)合電力實(shí)際，實(shí)現(xiàn)靈活、穩(wěn)定、節(jié)能的綜合電網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王麗君，侯營.分布式發(fā)電配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)配置方案研究[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012（2）：109-111.

[2] 田佳.分布式發(fā)電對配電繼電保護(hù)影響及對策[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2010.

[3] 李姝婷.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響[J].電子制作，2013（19）：33.endprint

3.2 配電系統(tǒng)中存在多個(gè)DG時(shí)對繼電保護(hù)的影響

與單一并入一個(gè)DG相比，在配電系統(tǒng)中接入多個(gè)DG后，系統(tǒng)的電路分流現(xiàn)象更加嚴(yán)重，而受影響最為明顯的是DG上游各線路的過流保護(hù)。

根據(jù)上述情況可以分析出來，在DG并入到電網(wǎng)系統(tǒng)中后對過電流保護(hù)的影響并不是很嚴(yán)重，在配合時(shí)需注意預(yù)留充足的配合度。而小容量的DG并入電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響主要的表現(xiàn)在DG接入點(diǎn)的上游部分，在解決這個(gè)問題時(shí)，可以選擇靈敏度較高的過流保護(hù)措施或者是對反時(shí)限過流保護(hù)方式做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.3 分布式發(fā)電對線路重合閘的影響

在接入DG以前，配電網(wǎng)大多是輻射式結(jié)構(gòu)，自動(dòng)重合閘在恢復(fù)瞬時(shí)性故障線路的供電時(shí)，不會對配電系統(tǒng)產(chǎn)生任何沖擊和破壞。DG接入后，一旦線路因故障而跳閘，故障部分不再與電網(wǎng)相連而失去系統(tǒng)電源。而DG很有可能在故障后沒有脫離線路而繼續(xù)工作，則會在電網(wǎng)中形成由DG單獨(dú)供電的電力孤島。在重合閘動(dòng)作時(shí)，電力孤島與電網(wǎng)不能保持同步，出現(xiàn)很大的相角差，這樣會造成非同期合閘，從而引起很大的沖擊電流，在此沖擊電流的作用下，線路保護(hù)很可能再次動(dòng)作發(fā)生跳閘，而使重合閘失去了其快速恢復(fù)瞬時(shí)故障的職能。所以應(yīng)在 DG側(cè)裝設(shè)低周、低壓自動(dòng)解列裝置，以便在重合閘動(dòng)作前，將DG從故障線路中切除，同時(shí)為避免故障點(diǎn)持續(xù)電弧的影響，重合閘的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)適當(dāng)延長。

4 結(jié)語

分布式發(fā)電（DG）在目前電力市場中是一項(xiàng)新型的清潔能源發(fā)電形式，為電網(wǎng)系統(tǒng)提供了較為靈活的供電支持，它對改善電力的穩(wěn)定性和質(zhì)量都具有重要的意義，所以在市場中受到的關(guān)注也越來越廣泛。但是分布式發(fā)電在具體的使用中也還有非常多的問題，這就要求我們在使用之前一定要對分布式發(fā)電進(jìn)行完善的研究和探討并提出可行的解決方案，在實(shí)際使用中才能將傷害降低到最小。尤其是接入分布式發(fā)電后會對電網(wǎng)繼電保護(hù)造成的影響，需要根據(jù)地方特性進(jìn)行研究，然后尋求合適的解決方式。在電網(wǎng)發(fā)展過程中，分布式發(fā)電在電力市場中將會使用得越來越頻繁和常見，在研究中要注意結(jié)合電力實(shí)際，實(shí)現(xiàn)靈活、穩(wěn)定、節(jié)能的綜合電網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 田佳.分布式發(fā)電對配電繼電保護(hù)影響及對策[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2010.

[3] 李姝婷.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響[J].電子制作，2013（19）：33.endprint

3.2 配電系統(tǒng)中存在多個(gè)DG時(shí)對繼電保護(hù)的影響

與單一并入一個(gè)DG相比，在配電系統(tǒng)中接入多個(gè)DG后，系統(tǒng)的電路分流現(xiàn)象更加嚴(yán)重，而受影響最為明顯的是DG上游各線路的過流保護(hù)。

根據(jù)上述情況可以分析出來，在DG并入到電網(wǎng)系統(tǒng)中后對過電流保護(hù)的影響并不是很嚴(yán)重，在配合時(shí)需注意預(yù)留充足的配合度。而小容量的DG并入電網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響主要的表現(xiàn)在DG接入點(diǎn)的上游部分，在解決這個(gè)問題時(shí)，可以選擇靈敏度較高的過流保護(hù)措施或者是對反時(shí)限過流保護(hù)方式做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.3 分布式發(fā)電對線路重合閘的影響

在接入DG以前，配電網(wǎng)大多是輻射式結(jié)構(gòu)，自動(dòng)重合閘在恢復(fù)瞬時(shí)性故障線路的供電時(shí)，不會對配電系統(tǒng)產(chǎn)生任何沖擊和破壞。DG接入后，一旦線路因故障而跳閘，故障部分不再與電網(wǎng)相連而失去系統(tǒng)電源。而DG很有可能在故障后沒有脫離線路而繼續(xù)工作，則會在電網(wǎng)中形成由DG單獨(dú)供電的電力孤島。在重合閘動(dòng)作時(shí)，電力孤島與電網(wǎng)不能保持同步，出現(xiàn)很大的相角差，這樣會造成非同期合閘，從而引起很大的沖擊電流，在此沖擊電流的作用下，線路保護(hù)很可能再次動(dòng)作發(fā)生跳閘，而使重合閘失去了其快速恢復(fù)瞬時(shí)故障的職能。所以應(yīng)在 DG側(cè)裝設(shè)低周、低壓自動(dòng)解列裝置，以便在重合閘動(dòng)作前，將DG從故障線路中切除，同時(shí)為避免故障點(diǎn)持續(xù)電弧的影響，重合閘的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)適當(dāng)延長。

4 結(jié)語

分布式發(fā)電（DG）在目前電力市場中是一項(xiàng)新型的清潔能源發(fā)電形式，為電網(wǎng)系統(tǒng)提供了較為靈活的供電支持，它對改善電力的穩(wěn)定性和質(zhì)量都具有重要的意義，所以在市場中受到的關(guān)注也越來越廣泛。但是分布式發(fā)電在具體的使用中也還有非常多的問題，這就要求我們在使用之前一定要對分布式發(fā)電進(jìn)行完善的研究和探討并提出可行的解決方案，在實(shí)際使用中才能將傷害降低到最小。尤其是接入分布式發(fā)電后會對電網(wǎng)繼電保護(hù)造成的影響，需要根據(jù)地方特性進(jìn)行研究，然后尋求合適的解決方式。在電網(wǎng)發(fā)展過程中，分布式發(fā)電在電力市場中將會使用得越來越頻繁和常見，在研究中要注意結(jié)合電力實(shí)際，實(shí)現(xiàn)靈活、穩(wěn)定、節(jié)能的綜合電網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 李姝婷.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響[J].電子制作，2013（19）：33.endprint