摘 要：為了分析分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)線路保護(hù)的影響，以某分布式電源接入配電網(wǎng)為模型進(jìn)行研究。研究分布式電源在并入配電網(wǎng)不同饋線區(qū)域和不同線路段時(shí)，對(duì)配電網(wǎng)線路保護(hù)以及配電網(wǎng)中其他裝置的影響，觀察在分布式電源在不同位置進(jìn)行接入時(shí)對(duì)配電網(wǎng)重合閘的影響，提出相應(yīng)的保護(hù)措施，希望可以解決分布式電源在接入配電網(wǎng)線路時(shí)對(duì)線路保護(hù)造成的影響。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；線路保護(hù)；保護(hù)算法

目前我國(guó)配電系統(tǒng)主要以集中式供配電為主，如果配電網(wǎng)中的任何一處出現(xiàn)了故障，都會(huì)對(duì)整個(gè)配網(wǎng)造成影響，極易造成電力安全事故，而且集中式配電網(wǎng)不能有效的觀察各個(gè)電力區(qū)域發(fā)生的電網(wǎng)負(fù)荷變化，會(huì)造成電力分配的損失。分布式發(fā)電是一種新型的發(fā)電技術(shù)，包括水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電等等，分布式發(fā)電可以分散的布置在電力用戶周?chē)?，并且并入到配電網(wǎng)中對(duì)用戶提供電能，促進(jìn)了電力能源的利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。但是分布式發(fā)電并入到配網(wǎng)線路中，會(huì)改變配電網(wǎng)原有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、線路保護(hù)等造成影響。針對(duì)分布式電源接入配網(wǎng)線路不同饋線位置對(duì)線路保護(hù)造成的影響進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的配網(wǎng)線路保護(hù)措施，促進(jìn)我國(guó)配電網(wǎng)的發(fā)展。

1 分布式發(fā)電的分類(lèi)和優(yōu)點(diǎn)

1.1 分布式發(fā)電的分類(lèi)

分布式發(fā)電可以在電力用戶的附近建立起容量比較小的發(fā)電機(jī)組，對(duì)附近的電力負(fù)載進(jìn)行供電。分布式發(fā)電與傳統(tǒng)的集中式發(fā)電有很大的不同，因?yàn)榉植际桨l(fā)電使用的全部為可再生能源，降低了我國(guó)能源的消耗，對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重要的作用，并且分布式發(fā)電的規(guī)模比較小，保證了距離電源中心較遠(yuǎn)用戶的供電，提高了配電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。分布式發(fā)電技術(shù)主要包括水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、燃料電池發(fā)電和生物能發(fā)電等等，是一種對(duì)可再生能源進(jìn)行利用的發(fā)電技術(shù)。

1.2 分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

分布式發(fā)電由于是在電力負(fù)荷的附近進(jìn)行供電，所以減少了配網(wǎng)在電力傳輸過(guò)程中造成的電力損失，提高了配網(wǎng)供電效率。分布式發(fā)電與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比有著以下優(yōu)點(diǎn)：分布式發(fā)電運(yùn)用的都是可再生能源，并且分布式電源全部建立在電力負(fù)荷附近，降低了能源消耗，滿足我國(guó)節(jié)能環(huán)保的要求；分布式發(fā)電并入到配電網(wǎng)中，可以對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行電力補(bǔ)充，即使配網(wǎng)出現(xiàn)故障，分布式電源也能對(duì)電力用戶進(jìn)行不間斷供電，提高了供電可靠性；分布式電源的安裝比較簡(jiǎn)便，運(yùn)行方式也非常靈活，可以根據(jù)電力負(fù)荷隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有良好的調(diào)峰性能；分布式發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)比較簡(jiǎn)單，可以解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電問(wèn)題，提高了配網(wǎng)供電的經(jīng)濟(jì)性。

2 我國(guó)配電網(wǎng)現(xiàn)有的保護(hù)配置

我國(guó)的中低壓配電網(wǎng)大多是單側(cè)電源，輻射式配電，所以配電網(wǎng)中的電流方向以及功率全部是恒定的，配網(wǎng)線路的保護(hù)裝置也全部以單側(cè)電源為基礎(chǔ)。我國(guó)的配電網(wǎng)線路都配備有繼電保護(hù)裝置，可以保證配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并且配電網(wǎng)中的保護(hù)裝置大多遵循三段式電流保護(hù)。三段式電流保護(hù)原是指可以根據(jù)電流的增加而自動(dòng)啟動(dòng)的保護(hù)裝置，三段式電流保護(hù)包括瞬時(shí)電流保護(hù)、定時(shí)限電流保護(hù)和定時(shí)過(guò)電流保護(hù)，并配備了自動(dòng)重合閘裝置。

三段式電流保護(hù)中的瞬時(shí)電流保護(hù)和定時(shí)限電流保護(hù)是對(duì)配電網(wǎng)線路的主體保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)為配電網(wǎng)線路的備用保護(hù)。例如在配電網(wǎng)因?yàn)榫€路故障出現(xiàn)電流激增時(shí)，瞬時(shí)電流保護(hù)就會(huì)啟動(dòng)，對(duì)配電網(wǎng)的電流進(jìn)行切斷，瞬時(shí)電流保護(hù)的保護(hù)范圍有限，不能對(duì)線路全長(zhǎng)進(jìn)行保護(hù)。定時(shí)限電流保護(hù)的保護(hù)范圍比瞬時(shí)電流保護(hù)大，基本可以保護(hù)整條線路，但是卻需要相應(yīng)的動(dòng)作時(shí)間。過(guò)電流保護(hù)是在線路發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)的，并且可以對(duì)主線路的相鄰線路進(jìn)行保護(hù)。

大多數(shù)配電網(wǎng)的線路故障均屬于瞬時(shí)故障，為了保證在瞬時(shí)故障時(shí)候能迅速地恢復(fù)供電，自動(dòng)重合閘裝置一般都與瞬時(shí)保護(hù)裝置進(jìn)行配合。在線路發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)重合閘裝置會(huì)迅速切斷整條線路，并進(jìn)行重新合閘，如果故障為瞬時(shí)故障，那么在重合閘之后整條線路就會(huì)恢復(fù)供電。所以自動(dòng)重合閘裝置保證了配電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，并且還可以對(duì)配網(wǎng)線路中的誤跳閘進(jìn)行糾正。如果配電網(wǎng)線路出現(xiàn)永久性故障，自動(dòng)重合閘裝置會(huì)進(jìn)行重復(fù)斷開(kāi)，避免故障范圍擴(kuò)大對(duì)周邊線路造成影響。

3 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)線路保護(hù)的影響

3.1 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)一次重合閘的影響

分布式電源接入到配電網(wǎng)之后，配電網(wǎng)中的線路不再是原本的單側(cè)電源，但是自動(dòng)重合閘裝置會(huì)增加供電穩(wěn)定性，所以不會(huì)對(duì)裝置進(jìn)行拆除，這就導(dǎo)致線路在出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)重合閘的相關(guān)功能會(huì)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)產(chǎn)生不利的影響。舉例分析分布式電源接入后對(duì)一次重合閘的影響（如圖1所示）。

（S為系統(tǒng)配電網(wǎng)；F為故障點(diǎn)；K為線路保護(hù)裝置；L為配電網(wǎng)線路）

圖1 接入分布式電源的配電網(wǎng)線路

對(duì)圖1進(jìn)行分析，如果配網(wǎng)線路的故障出現(xiàn)在K1范圍內(nèi)，該段范圍的一次重合閘裝置就會(huì)啟動(dòng)將線路斷開(kāi)，這時(shí)分布式電源就會(huì)形成電力孤島，導(dǎo)致配電網(wǎng)的電力同步出現(xiàn)問(wèn)題，使一次重合閘喪失了瞬時(shí)故障恢復(fù)的能力，線路中也會(huì)出現(xiàn)沖擊環(huán)流，對(duì)分布式電源造成沖擊。

如果線路故障為永久故障，那么在自動(dòng)重合閘裝置將線路斷開(kāi)后，分布式電源繼續(xù)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行供電。在這種情況下重合閘裝置將線路重新連接時(shí)，線路電流就會(huì)過(guò)大，導(dǎo)致故障點(diǎn)出現(xiàn)強(qiáng)電流擊穿，使電力事故的范圍擴(kuò)大。

為了解決上述問(wèn)題，可以在分布式電源并入配網(wǎng)處安裝線路保護(hù)裝置，使線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置可以對(duì)分布式電源進(jìn)行切斷。

3.2 分布式電源的接入對(duì)配電網(wǎng)線路三段式電流保護(hù)造成的影響

分布式電源在配電網(wǎng)中的并入位置不同，會(huì)導(dǎo)致配網(wǎng)的電流產(chǎn)生重新分布，并入位置的不同也會(huì)導(dǎo)致故障電流的大小和流量產(chǎn)生不同，所以要對(duì)分布式電源不同的并入位置進(jìn)行分別闡述。

3.2.1 在配網(wǎng)線路的末端并入分布式電源對(duì)三段式電流保護(hù)造成的影響

在配網(wǎng)線路末端并入分布式電源后，在系統(tǒng)配電網(wǎng)和分布式電源之間就變成了雙電源供電，其他未并入的區(qū)域仍為單電源供電。在這種情況下如果臨近分布式電源的F1出現(xiàn)了故障，P3、P4線路保護(hù)裝置是不會(huì)發(fā)現(xiàn)該處線路故障的，P1、P2也會(huì)繼續(xù)接受到系統(tǒng)配電網(wǎng)傳輸?shù)碾娏繉?duì)配電網(wǎng)進(jìn)行繼續(xù)供電，這種情況下P2不會(huì)受到分布式電源的影響，能夠可靠的對(duì)線路故障進(jìn)行切除；如果故障點(diǎn)出現(xiàn)在F2點(diǎn)處，P1保護(hù)裝置不會(huì)受到分布式電源的影響，可以執(zhí)行自動(dòng)切斷，但是P2會(huì)接收到分布式電源的繼續(xù)供電，使該處形成電力孤島，對(duì)電力用戶的用電設(shè)備造成損害；如果線路故障出現(xiàn)在F3處時(shí)，短路電流是由系統(tǒng)供電網(wǎng)和分布式電源共同提供的，P3可以接受到系統(tǒng)配電網(wǎng)的供電并且不會(huì)接收到分布式電源的供電，可以可靠的對(duì)線路故障進(jìn)行切除，但是P1和P2線路保護(hù)裝置會(huì)接收到分布式電源提供的電流，如果分布式電源的容量比較大，有可能造成P2線路保護(hù)裝置的誤切除；如果線路故障發(fā)生在F4處，最理想的切斷情況就是由P4進(jìn)行單獨(dú)工作對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行切除，但是如果分布式電源的容量過(guò)大的話，可能會(huì)出現(xiàn)P2的誤切除動(dòng)作，也可能會(huì)出現(xiàn)P3對(duì)線路進(jìn)行切除，影響了線路保護(hù)裝置的判斷性，所以在分布式電源在線路末端進(jìn)行并入時(shí)，要合理的控制分布式電源的容量，保證線路保護(hù)裝置能夠合理的選擇切斷。（圖2）

圖2 在配網(wǎng)線路末端并入分布式電源

3.2.2 在配網(wǎng)線路的中間端并入分布式電源對(duì)三段式電流保護(hù)造成的影響

這種并入方式使整個(gè)配網(wǎng)線路中系統(tǒng)配網(wǎng)與分布式電源之間為雙電源供電，其余位置為單電源供電。當(dāng)不同位置出現(xiàn)短路故障時(shí)，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)線路的影響也是不同的。假入配網(wǎng)線路的故障出現(xiàn)在F1點(diǎn)，在這種情況下P3和P4線路保護(hù)裝置不會(huì)受到分布式電源的影響。P2會(huì)繼續(xù)執(zhí)行切斷操作，但是P1會(huì)受到分布式電源的影響，導(dǎo)致保護(hù)裝置的靈敏度降低，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路中存在的故障。P1保護(hù)裝置的靈敏度會(huì)隨著分布式電源的容量而變化，分布式電源的容量越大，P1保護(hù)裝置的靈敏度也就越低；如果故障發(fā)生在F2處，會(huì)出現(xiàn)和上述情況相同的現(xiàn)象。因?yàn)镻1保護(hù)裝置的電力主要由系統(tǒng)配電網(wǎng)進(jìn)行提供，但是產(chǎn)生故障的電流比分布式電源并入之前小，所以P1不能有效的發(fā)現(xiàn)線路故障，所以不會(huì)進(jìn)行保護(hù)，如果分布式電源的容量過(guò)大，還會(huì)造成P1保護(hù)裝置拒動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)F3處發(fā)生故障時(shí)，P2和P3都會(huì)正常的運(yùn)行，但是P1可能會(huì)感受到分布式電源提供的短路電流，造成P1保護(hù)裝置的錯(cuò)誤切除，影響LD2線路的正常用電。當(dāng)F4處發(fā)生故障時(shí)，會(huì)和上述情況相同，P1仍然會(huì)感受到分布式電源提供的短路電流，造成線路的錯(cuò)誤切除。所以需要對(duì)分布式接入電源的容量進(jìn)行控制，避免分布式電源容量過(guò)大，影響配電網(wǎng)線路保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)線路的三段式電流保護(hù)造成影響。（圖3）

圖3 在配網(wǎng)線路中間段并入分布式電源

4 對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)線路保護(hù)改進(jìn)措施

將原有的系統(tǒng)供電網(wǎng)和分布式電源接入點(diǎn)的線路改變成雙端供電結(jié)構(gòu)，原本的三段式電流保護(hù)僅在線路側(cè)端安裝線路保護(hù)裝置，不具備方向性的保護(hù)功能，所以在保護(hù)過(guò)程中，容易出現(xiàn)分布式電源的反方向傳遞，對(duì)線路保護(hù)裝置造成擾動(dòng)。針對(duì)這種現(xiàn)象，可以在線路保護(hù)裝置中加裝方向測(cè)定元件。分布式電源如果對(duì)短路位置提供電流可能會(huì)造成短路點(diǎn)的電弧過(guò)大，導(dǎo)致短路點(diǎn)的重合閘功能不能實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致配電網(wǎng)線路的永久性故障。所以對(duì)分布式電源的配網(wǎng)線路保護(hù)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)需要在線路前半段設(shè)置斷路器，保證線路發(fā)生故障時(shí)，可以將故障從兩端切除掉。在對(duì)分布式配電網(wǎng)線路進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，是將三段式電流保護(hù)更改為兩段式電流保護(hù)，并結(jié)合通信系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。在改進(jìn)過(guò)程中需要將相鄰的兩個(gè)線路保護(hù)裝置構(gòu)成一個(gè)完整的通信單元，并將所有的通信單元與保護(hù)裝置的通信通道相連。使線路保護(hù)裝置在閉鎖時(shí)，可以向通信模塊發(fā)出相應(yīng)的閉鎖信號(hào)，通信模塊對(duì)閉鎖信號(hào)進(jìn)行分析，確定正確的閉鎖位置，避免相鄰線路同時(shí)閉鎖的現(xiàn)象發(fā)生，有效的降低了線路保護(hù)裝置錯(cuò)誤擾動(dòng)的現(xiàn)象。

在對(duì)分布式配電網(wǎng)線路保護(hù)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，不論分布式電源安裝在整條線路的任何位置，都需要在分布式電源的前半段安裝繼電保護(hù)器，使線路保護(hù)裝置存在電流方向性的判斷。因?yàn)榉植际诫娫吹南掳攵螢閱坞娫唇Y(jié)構(gòu)，所以它的電流經(jīng)過(guò)方式必然是單方向的，不需要加裝繼電保護(hù)器。同時(shí)也要保證下半段線路保護(hù)裝置與上半段保護(hù)裝置通信的及時(shí)，避免上級(jí)線路保護(hù)裝置出現(xiàn)錯(cuò)誤保護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)分布式發(fā)電分類(lèi)和優(yōu)點(diǎn)以及我國(guó)配電網(wǎng)現(xiàn)有的線路保護(hù)裝置進(jìn)行闡述，分析分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)線路一次重合閘的影響，以及分布式電源對(duì)配電網(wǎng)三段保護(hù)電流造成的影響，簡(jiǎn)單闡述配電網(wǎng)線路保護(hù)的改進(jìn)措施，希望可以有效解決分布式發(fā)電給配電網(wǎng)線路保護(hù)造成的影響，推廣分布式發(fā)電的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：劉芳（1979-），女，漢族，河北南宮人，工程師，從事電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)工作。