楊慢慢，高明亮，朱亞軍

（冀北承德供電公司，河北 承德 067000）

分布式發(fā)電指的是利用非可再生能源或可再生能源構(gòu)成的各種小規(guī)模的發(fā)電系統(tǒng)。不僅可直接連入到配電網(wǎng)中并網(wǎng)運行，而且可為當?shù)赜脩籼峁╇娔?。在實際使用過程中，如果直接在原有的配電網(wǎng)絡(luò)上接入分布式電源，會使配電網(wǎng)上的潮流發(fā)生變化，在出現(xiàn)短路時也會使母線短路電流發(fā)生變化，導致配電網(wǎng)出現(xiàn)保護定值不配合、繼電保護失效等問題。為了保證配電網(wǎng)可以穩(wěn)定運行，需對分布式電源接入電網(wǎng)時繼電保護的優(yōu)化措施進行探討。

1 分布式電源的概念

分布式發(fā)電又叫分布式功能或分散式發(fā)電，一般將小型發(fā)電裝置布置在用戶附近，然后利用風能、生物質(zhì)能、太陽能等分散存在的可再生能源進行發(fā)電。一般情況下，分布式發(fā)電容量可達到幾千萬和幾十兆瓦。分布式電源優(yōu)點如下。

（1）分布式電源輸配電比較簡單，能耗較低，可以直接向用戶進行供電，不需要重新搭建輸電線路，建設(shè)更加簡單，投入成本小。

（2）分布式電源需要投資的單機容量小，并且不需要建設(shè)大的配電站、變電站和電廠，安裝成本低，投資小，施工工期短。

（3）分布式電源一般都是利用風能、太陽能、氧氣、天然氣等對環(huán)境污染比較小的能源來進行發(fā)電的，屬于綠色清潔能源。

（4）能源可利用效率高。在布置分布式電源時，一般是根據(jù)實際情況就近在用戶端進行布置，布置的安全性和靈活性更高，既可以并網(wǎng)運行，又可以孤島運行，不僅保證了供電的可靠性，同時也提高了電網(wǎng)的服務能力。

2 分布式電源對配電網(wǎng)的影響

當前，我國配電網(wǎng)主要采用輻射狀進行設(shè)計，但對于城區(qū)來說，配網(wǎng)設(shè)計更為復雜，為了保證供電可靠性，有些地區(qū)已經(jīng)逐步形成環(huán)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。但目前運行的配電網(wǎng)系統(tǒng)并沒有考慮在配網(wǎng)和用戶終端中接入分布式電源，而且配網(wǎng)的二次保護也主要基于沒有分布式電源接入的結(jié)構(gòu)上進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計。一旦有大量的分布式電源接入到配電網(wǎng)系統(tǒng)，勢必會對配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)造成影響，甚至會影響到配電網(wǎng)的安全運行。一般情況下，分布式電源接入配電網(wǎng)后主要會產(chǎn)生以下幾個方面的影響。

2.1 對電流保護產(chǎn)生影響

在分析分布式電源繼電保護對電流保護產(chǎn)生的影響進行分析時，利用電網(wǎng)模型進行分析，同時將模型分成了3段來進行電流保護。在引進分布式電源之前提前將數(shù)值設(shè)置好，連接圖見圖1。從圖1可看出，在分布式電源接入模型中，將分布式電源連接到饋線2末端母線C點，此時配電網(wǎng)由單電源供電轉(zhuǎn)變成了多電源供電，在一定程度上影響了配電網(wǎng)絡(luò)電流保護。總的來說，主要包括C點故障、E點故障和F點故障3個方面。

圖1 分布式電源

（1）如圖1所示，如果C點產(chǎn)生故障，在這一情況下，分布式電源位置流入的電流和短路點流入的主電源電路電流沒有發(fā)生過大的變化。同時，保護點3不會受到主電源短路電流的的影響，短路點依然會有分布式電流流入。因為主電源電壓遠遠大于分布式單電壓，出現(xiàn)故障后會使線路電壓變小，進而使電網(wǎng)局部位置出現(xiàn)了崩潰的情況。

（2）當圖1中E點產(chǎn)生故障后，很容易使分布式電源和主電源同時出現(xiàn)短路電流，可利用式（1）進行表達。

式（1）中：Is為主電源短路電流；Ig為分布式電源單路電流；If為產(chǎn)生故障后的短路電流。

短路電流進入到保護1后，會直接導致電路電流變大。為了保護配電網(wǎng)安全運行，此時保護1點的配電網(wǎng)可以根據(jù)設(shè)計要求將故障線路切斷，并使電網(wǎng)中的電路電流迅速增加，隨著短路電流的不斷增加，電流值會超過保護點1能承擔的最大電流值，一般情況下，會啟動保護點2，并自動切斷故障線路，導致停電范圍進一步擴大。

針對上述問題，在處理的過程中，可以考慮在分布式電源連接的位置布置斷路器，并使用保護點3進行控制。如果產(chǎn)生故障，會將分布式電源立即切斷。

當圖1中故障點F產(chǎn)生了故障，分布式電源會將電路電流送至保護點3、4、6，一旦短路電流值超出了允許的電流值，保護點4和6就有可能會進一步出現(xiàn)誤動，并進一步使停電故障范圍進一步擴大。經(jīng)過進行深入的分析后證明，將分布式電源接入到電網(wǎng)中后，會對配電網(wǎng)中的電流造成比較大的負面影響。如果沒有處理好這個負面影響，很容易產(chǎn)生故障，并使電網(wǎng)出現(xiàn)大面積崩潰或停電的情況。

2.2 對重合閘裝置產(chǎn)生影響

配電網(wǎng)實際運行過程中，考慮到配電網(wǎng)會產(chǎn)生瞬時故障，一般會將重合閘裝置安裝到配電網(wǎng)上，如果有故障，在配電網(wǎng)中安裝的重合裝置則馬上重合，從而使電網(wǎng)快速進入正常運行的狀態(tài)下。該裝置主要包括前、后兩種重合閘裝置。通常情況下，會在符合＜35kV的發(fā)電站和發(fā)電廠導出支配線路上布置前合閘裝置，重合閘裝置見圖2。

圖2 重合閘示意圖

（1）從圖2可看出，如果配電網(wǎng)中未能接入分布式電源，一旦故障在饋線2出現(xiàn)，保護點4則會自動切除故障線路，同時會在4min以內(nèi)自動開啟重合閘，然后自動重合保護點4，進而使配電網(wǎng)重新進入正常的運行狀態(tài)下。不過這種故障只對瞬時故障有效。一旦接入分布式電源以后產(chǎn)生故障，雖然保護點4會自動切斷出現(xiàn)故障的線路，但依然會有短路電流從分布式電源輸出，并使故障點位置不斷的出現(xiàn)電弧，使絕緣保護層被損壞，逐步形成永久性故障。

（2）分布式電源接入到線路中后，分布式電源會和作為主電源的饋線AC向兩端同時進行供電。如果AC段產(chǎn)生了故障，想要將這種故障解決，就需要安裝到兩端的斷路器一起進行保護，只有這樣才能完全切斷電源。但要想利用重合閘瞬時作用使供電恢復，如果AC兩端功能角過大，在AC段會產(chǎn)生非常大的沖擊電流，此電流會對電器元件和配電網(wǎng)造成非常大的破壞，嚴重時還有可能引發(fā)火災。

（3）分布式電源會影響保護器和重合閘之間的聯(lián)動配合。當分布式電源未接入配電網(wǎng)時，如果產(chǎn)生瞬時故障，只需要利用重合閘就可以將故障切除，并使供電恢復正常，并避免熔斷絲被熔斷。如果有分布式電源接入，出現(xiàn)故障時會使保護器中的電流值變大，并使重合閘電力降低，瞬時故障出現(xiàn)后，熔斷絲會立即熔斷，影響重合閘的正常作用，破壞保護器和重合閘之間的聯(lián)動。

2.3 對線路和繼電器穩(wěn)定性產(chǎn)生影響

在配電網(wǎng)中接入分布電源后，分布式電源會導致電流增加，并使繼電器和線路的發(fā)熱量增大，進而對其熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。所以，需要提升設(shè)備性能，或者重新校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定性。在低頻甩負荷的過程中，要對分布電源能提供的功率進行分析和考慮，并對丟負荷的分配情況進行重新考慮。另外，接入分布式電源后會產(chǎn)生一系列的安全問題，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及操作人員的人身安全造成影響。

3 分布式電源配電網(wǎng)繼電保護優(yōu)化措施

3.1 安裝方向性元件

在分布式電源網(wǎng)配電繼電保護系統(tǒng)中，通過使用方向性元件安裝到分布式電源兩側(cè)，可以保護安裝到配電網(wǎng)中的斷路器。一旦線路兩端功率產(chǎn)生正、負兩種情況時，可以準確地分析出故障點。對于下游電源線路，分布式電源接入后可以將其作為阻增電源，此時可以使用三段式電流實施保護，從而避免保護器電源產(chǎn)生誤動，并使兩個電源間供電保持相同。

3.2 在配電網(wǎng)中安裝故障限流器

在分布式電網(wǎng)中安裝故障限流器，會使電路中的短路電流變大，進而產(chǎn)生大面積局部停電或誤動的情況。為了降低故障率，需在配電網(wǎng)中安裝故障限流器。在配電網(wǎng)實際運行過程中，正常運行狀態(tài)下故障限流器并未發(fā)揮作用。但在出現(xiàn)故障時，故障限流器會馬上發(fā)揮出阻抗的作用，降低弱短路電流。而通過分布式電源提供電流時，故障限流器處于失效的狀態(tài)下針對這一情況，可以用超導故障限流器帶起故障限流器，從而提升阻抗效果。

4 結(jié)語

綜上所述，在配電網(wǎng)中接入分布式電源時除了要考慮其優(yōu)勢以外，還需考慮接入分布式電源后對配電網(wǎng)繼電保護產(chǎn)生的影響。