侯小力+++張煜堃

【摘要】：分析了分布式電源接入后對配電網傳統(tǒng)繼電保護特性的影響，探討了分布式電源在不同位置接入時對配電網繼電保護可靠性和選擇性的影響。利用算例詳細分析不同接入位置分布式電源容量和短路電流之間的關系，從而推導出了保證配電網中繼電保護可靠性的分布式電源的準入容量，結合目前已有的研究成果，提出了具有建設性的解決方案，為未來分布式電源在配電網中的大量接入提供了有益的參考。

【關鍵詞】：分布式電源；配電網；繼電保護

引言

在經濟迅速發(fā)展的情況下，企業(yè)對能源的需求日益增加，就會出現地球上的不可再生能源的短缺，而且大量的煤炭會造成嚴重的空氣污染，影響到人類的生活。因此要實現低碳環(huán)保的電力開發(fā)，除了電力新能源應用技術的提高還有電力節(jié)能技術的提高也是我們要考慮的問題。

1、分布式發(fā)電的定義

分布式發(fā)電簡稱DG，把成千上萬瓦的大功率進行分散化，分布在用戶周圍，形成單一卻又受控制的發(fā)電單位。分布式發(fā)電有風力發(fā)電、小型燃氣輪機和生物質能發(fā)電等。分布式電源能有效提高能源使用率，降低損耗。按能源類型分類，分布式電源可分為：化石能源分布式電源，主要有燃料電池及復式發(fā)動機等；可再生能源分布式電源，主要有太陽能發(fā)電機、水力發(fā)電機和風力發(fā)電機等；電能儲存分布式電源等。

2、接入分布式太陽能光伏發(fā)電電源的影響

2.1未接入分布式太陽能電源時的配電網故障仿真

要有效了解這種發(fā)電方式，仿真模擬是最好的研究方式，因為不同情況下的分布式太陽能電源會對配電網的機電保護裝置產生不同的影響，所以通過選取某變電站作為實例，對其進行分析，以增加對分布式太陽能電源的認識。根據該變電站的具體情況和系統(tǒng)參數，在簡化了10kV饋線后，使用EMTDC/PSCAD建立了配電網故障仿真模型，系統(tǒng)基準容量設置為500MW，并將饋線保護分別安裝在圖1的A、B、C處。在該模型中，每段線路上所裝的保護分別為R1、R2、R3、R4，通過對其進行仿真操作，在不接入DG的情況下，也就是正常狀態(tài)下，R4處的電流為2.010kA，R1、R2和R3處的電流在0.610kA左右。但是如果在B、C、D和E等位置發(fā)生了三相短路故障，通過該系統(tǒng)對其進行仿真，可以得到如表1所示的數據。

2.2分布式電源對配電網繼電保護的影響

在輻射型配電網絡中，配電網繼電保護一般按單電源輻射型結構設計和整定，由于只有一個電源向故障點提供短路電流，只需要跳開系統(tǒng)側斷路器即可清除故障，保護相對比較簡單，一般只配置速斷和過流保護。分布式電源接入配電網后，配電網絡變成多源網絡結構，在故障發(fā)生時會引起短路電流大小和方向的改變，給繼電保護和安全自動裝置的正常運行帶來一系列問題，如原有繼電保護不做改動或調整，可能使保護出現誤動或拒動，直接影響配電網安全運行。

2.3對三段式電流保護的影響

傳統(tǒng)的三段式電流保護方法，原理簡單，方法可靠，能快速切斷一般情況的電力故障的，但電網的接線方式和運轉方式都會影響三段式電流的保護。接入分布式電源，重排電流順序，當電流短路時，由于電流順序重排，故障位置的電流也受到變化。分布式電源的接入方式主要有電力中部接入和末端接入等[2]。分布式電源的接入位置不同，相應的故障電流也會不同。第一：對于不同步的閉閘，接入分布式電源后，分布式電源運轉會加快或減慢，由于分布式電源與系統(tǒng)的電源不同步，會有所差距，當差距到一定程度時，會產生強勁的沖擊電壓，沖擊分布式電源與配電網的電力系統(tǒng)；第二：會在故障位置出現重燃現象。配電網失去電力電壓時，分布式電源會供電給故障線路位置，而若在此時閉合閘刀，會直接導致故障位置出現電弧重燃現象，進一步惡化故障。所以，在接入分布式電源的時候，應在配電網側面安裝低解壓力的裝置，進行無壓檢測，同時檢測分布式電源，確保準確無誤，避免出現安全事故。

3、應對措施

3.1未接入分布式太陽能電源時的配電網故障的措施

為解決上述存在的問題，設置的新型繼電保護裝置，具有高速通信功能，能夠極大地改善繼電保護的性能，使其作用得到充分發(fā)揮，不僅能夠及時準確地切除故障，還可以縮短動作時間。經過上述研究分析得出，在饋線上兩側安裝有方向元件的保護，能夠有效提高保護的選擇性和可靠性。

3.2變壓器繼電保護

變壓器繼電保護的質量，關乎整個系統(tǒng)的用電穩(wěn)定和安全，因此，要做好變壓器的繼電保護，才能保證配電網的正常運行。對于系統(tǒng)的短路問題，變壓器的短路保護主要分為過電流和阻抗保護，過電流保護就是在變壓器中設置元件保護裝置，一旦變壓器運行發(fā)生故障就能夠自行切斷電源，及時跳閘；阻抗保護就是利用一定的變阻元件，在元件運行中發(fā)現問題后及時進行阻抗變化，從而保護變壓器。另外，變壓器的油箱也是極易發(fā)生故障的地方，一旦出現問題，就會釋放大量有害氣體，因此，可以借助瓦斯保護裝置，實現油箱的保護。

3.3生物質能

生物質能發(fā)電主要利用農業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物、甚至城市垃圾為原料，采取直接燃燒或氣化等方式發(fā)電，包括農林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。在生物質能運用到電能中時，首先可以通過使用氣化裝置將生物質能的原料轉化成氣體的形式。然后利用生物質能的燃氣將其做為燃料，通過合理的燃燒手段將生物質能的燃氣燃燒。需要使用更科學的手段，更合理地利用好生物質能發(fā)電，為國家?guī)砝妗?/p>

結語

DG為電網引進了可持續(xù)發(fā)展的、潔凈的新能源，但同時給電網繼電保護運行帶來了很大的挑戰(zhàn)。如何有效地管理和控制DG，使其對電網穩(wěn)定運行的影響盡可能小，是未來分布式電源繼續(xù)發(fā)展的研究重點。本文首先分析了配電網接入DG后繼電保護特性的改變情況，并理論分析了不同接入容量和不同接入地點對繼電保護特性的不同影響，同時結合目前已有的研究成果討論了DG未來的研究方向，并給出了有益的建議。

【參考文獻】：

[1]柳春芳.主動配電網的一體化設計方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015，43（11）：49-55.

[2]高洪雨，陳青，徐丙垠，等.一種饋線自動化仿真培訓系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（10）：131-136.endprint