國家電網(wǎng)吉林電力有限公司長春供電公司 田振英

沈陽工程學院電力學院 冷雪敏

國家電網(wǎng)遼寧電力有限公司沈陽供電公司 戴 菁

國家電網(wǎng)遼寧電力有限公司 李 忱 王赫妍

1.引言

分布式電源電力系統(tǒng)中有容量小，接入位置不確定等特點，隨著分布式電源的不斷增長，針對帶有分布式電源的10kV配電網(wǎng)繼電保護措施，及對配電網(wǎng)不同線路的影響及待分析研究。本文通過針對分布式電網(wǎng)對配電網(wǎng)影響分析，構建模擬分布式接入配網(wǎng)系統(tǒng)，仿真利用MATLAB軟件分析了在不同故障點三相短路時，系統(tǒng)自動重合閘的動作情況，提出相關常繼電保護措施所存在的問題。

2.分布式電源對配電網(wǎng)保護影響

在有分布式電源存在的10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中，分布式電源通常接入饋線母線上，對于電力系統(tǒng)計算及潮流等同于系統(tǒng)容量增大，當發(fā)生相關系統(tǒng)故障是，故障線路電流相比于無分布式電源配電網(wǎng)，只會增大短路電流，與系統(tǒng)整體相比，由于分布式電源自身容量無法與系統(tǒng)容量相比，所以對系統(tǒng)個保護的參數(shù)影響不大，通常分布式電源接入10kV配電網(wǎng)的影響主要包括以下三個方面：

（1）分布式電源接入10kV配電網(wǎng)對繼電保護靈敏度的影響。由于分布式電源自身存在汲流特性，所以配電網(wǎng)下游線路發(fā)生故障時，存在分布式電源的配電網(wǎng)所產生的故障電流一部分由分布式電源吸收，線路電流相比于常規(guī)配電網(wǎng)較小，因此針對傳統(tǒng)方式設置的繼電保護動作電流值收到影響，造成系統(tǒng)因電流值較小，繼電保護不正常動作啟動保護，因此分布式電源將影響系統(tǒng)繼電保護動作靈敏性。

（2）分布式電源接入10kV配電網(wǎng)對繼電保護上游保護的影響。在有分布式電源存在的10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中，與分布式電源接入點相鄰線路發(fā)生故障時，由于分布式電源不具備方向性，短路電流將有可能流入系統(tǒng)上游線路，造成上游線路繼電保護裝置無法進行選擇性保護，系統(tǒng)繼電保護誤動，影響系統(tǒng)的正常運行。

（3）分布式電源接入10kV配電網(wǎng)對繼電保護范圍的影響。在有分布式電源存在的10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)中，在接入點附近發(fā)生故障時，系統(tǒng)上游故障電流將因分布式電源的存在而減少，線路保護距離與常規(guī)配電網(wǎng)保護距離縮短；同時下游故障電流由于分布式電源的存在增大，造成保護距離增大，對系統(tǒng)繼電保護范圍造成影響。

電力系統(tǒng)中自動重合閘是系統(tǒng)保護后繼動作，當有分布式電源接入時，如圖1所示，在保護1，4處裝設前加速自動重合閘裝置。

圖1 含分布式電源的配電網(wǎng)

根據(jù)圖1配電網(wǎng)結構分析，當系統(tǒng)f1點發(fā)生瞬時接地故障，繼電保護1動作完成瞬時切除故障并重合，同時因為分布式電源的存在，DG（分布式電源）會向故障點增大部分故障電流，接地放電電弧不能立刻熄滅，繼電保護裝置1前加速裝置重合失敗，系統(tǒng)的瞬時性故障原可以及時修復，但由于分布式電源的存在造成永久性故障，停電范圍被擴大。同樣當系統(tǒng)f2發(fā)生瞬時接地故障，繼電保護2動作完成瞬時切除故障并重合，同時因為分布式電源的存在，DG（分布式電源）會向故障點增大部分故障電流，接地放電電弧不能立刻熄滅，繼電保護裝置2前加速裝置重合失敗，系統(tǒng)的瞬時性故障原可以及時修復，但由于分布式電源的存在造成永久性故障，停電范圍被擴大。因此為避免出現(xiàn)上述故障問題，系統(tǒng)可以在線路B點加裝繼電保護裝置，當再發(fā)生故障時，線路AB兩側均可以動作，保護及時切除故障，完成自動重合閘。如果因為分布式電源與線路右側變成孤島運行時，有可能造成不同系統(tǒng)不同步問題，影響自動重合閘并網(wǎng)。系統(tǒng)另一種情況f3點發(fā)生瞬時接地故障，按系統(tǒng)設計繼電保護裝置4將啟動動作切除故障，然后進行重合動作，因為分布式電源的存在提供反向的電流進入系統(tǒng)，反向電流超過繼電保護裝置1設定值，可能造成裝置誤動，因此需要在存在分布式電源的配電網(wǎng)系統(tǒng)設置方向元件，判斷電流方向啟動保護配合電網(wǎng)運行。

3.仿真計算

應用MATLAB/SIMULINK軟件的含分布式電源的配電網(wǎng)進行仿真，饋線末端為負荷。設系統(tǒng)等效電源基準電壓為10.5kV，系統(tǒng)最大運行方式和最小運行方式下的系統(tǒng)阻抗值為：；線路包采用常用的架空線路，單位線路參數(shù)AB，BC，CD，DE，AF，F(xiàn)G分別為3km，5km，6km，10km，6km，8km的架空線路；變壓器T的容量為100MVA，變比為10kV/690V，短路電壓百分比為，分布式電源分布式電源出口電壓為690V；末端負荷均為。為便于分析，將短路點f1、f2和f3點取為線路末端，對于架空線路，一般裝設三段式電流保護和前加速自動重合閘裝置。

圖2 含分布式電源的配電網(wǎng)模型圖

f1(AB末端)發(fā)生三相短路：

母線C處接入分布式電源分布式電源后，在f1處發(fā)生三相短路時的電流幅值如下表2-5所示。在f1處發(fā)生三相短路故障時，分布式電源注入的短路電流反向流過保護2，會對其動作產生影響。由表4-5的仿真數(shù)據(jù)可知，分布式電源注入的短路電流對流過保護1的短路電流沒有影響，保護1不會動作，而在ffffb5時，分布式電源提供的短路電流I2不足以使保護2動作；當ffffb4，保護2的限時電流速斷動作（ffffb3），在短路時如果分布式電源不能及時切除，經(jīng)延時后，保護2的II段會延時動作，將故障線路切除，分布式電源與右側形成孤島，會繼續(xù)向負荷供電。

表1 f1發(fā)生三相短路時的電流

f2(CD末端)發(fā)生三相短路：

母線C處接入分布式電源分布式電源后，在f2處發(fā)生三相短路時的電流幅值如下表4-6所示。在f2處發(fā)生三相短路故障時，由4.2節(jié)可知，分布式電源注入的短路電流會對流過保護2的電流產生汲流作用，減小其保護范圍，保護2的I段不會誤動作；對流過保護3的電流產生助增作用，增加其保護范圍，無法保證選擇性。由表4-6的仿真結果可以看出，當分布式電源容量從0～30MW變化時，流過保護2的短路電流I2減小，同時流過保護3的短路電流I3增大，而當流過保護3的短路電流值大于保護3的I段整定值，使其與下一級線路保護失去選擇性而誤動作。

表2 f2發(fā)生三相短路時的電流

4.結論

分布式電源通常通過10kV配電系統(tǒng)接入電網(wǎng)，由于接入位置與分布式發(fā)電資源有關，電力系統(tǒng)通常為分布式電源接入的配電網(wǎng)設置三段保護。本文通過分析分布式電源對電力系統(tǒng)保護的影響，構建模擬分布式接入配網(wǎng)系統(tǒng)，仿真利用MATLAB軟件分析了不同故障時自動重合閘的動作情況，提出相關常繼電保護措施所存在的問題。

[1]劉霞,劉菊香.加強分布式電源入網(wǎng)對配網(wǎng)電壓質量管理的措施[J].電子測試,2016(1).

[2]馬慧卓,劉清泉,劉翔宇,李涵.計及分布式電源的配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃研究[J].河北電力技術,2015(6).

[3]馬倩.分布式電源接入對輸配電網(wǎng)運行管理的影響[J].企業(yè)改革與管理,2015(24).

[4]王麗彬,李春暉,王佳偉,趙海波,李偉,宋曉俊.分布式電源及微網(wǎng)對中壓配電網(wǎng)接線模式影響[J].電網(wǎng)與清潔能源,2015(12).