葉長青 黃林 滕勇健

隨著大規(guī)模分布式電源的接入，配電網(wǎng)的運(yùn)行方式、潮流特性及短路電流等都將發(fā)生很大變化。分布式電源因其低碳環(huán)保、能源可利用效率高等優(yōu)點(diǎn)，得到快速發(fā)展。但分布式電源并網(wǎng)影響配網(wǎng)故障電流分布和繼電保護(hù)準(zhǔn)確動(dòng)作，甚至出現(xiàn)配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)。本文主要分析分布式電源對(duì)配網(wǎng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化的影響，探討實(shí)際含分布式電源的配電網(wǎng)中保護(hù)優(yōu)化配置方案。

分布式電源;配網(wǎng);繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM77???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.1常見接入方式及影響

我國主要采用輻射狀配電網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)然，有些城區(qū)為了保證供電可靠性，配電網(wǎng)采用環(huán)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，開環(huán)運(yùn)行。如圖1所示，分布式電源常見接入方式有多種：容量較小的DG往往通過T接接入配電線路，如圖1中DG2，或者進(jìn)入開閉所，如圖1中DG1和DG4;對(duì)于容量較大的DG，通過專線接入變電站35kV或10kV母線，如圖1中DG3。

分布式電源的接入將改變配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與潮流方向，同時(shí)，當(dāng)配電網(wǎng)故障時(shí)，故障電流的大小和分布也發(fā)生了改變。配網(wǎng)中應(yīng)用比較廣泛的保護(hù)是瞬時(shí)電流速斷、定時(shí)限電流速斷、過電流保護(hù)這三段式電流保護(hù)等，分布式電源接入將對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)化產(chǎn)生較大的影響。同時(shí)，配電網(wǎng)中架空線路還配有重合閘裝置，以提高配網(wǎng)的供電可靠性，但是分布式電源接入系統(tǒng)后，配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，一定程度上影響了配電網(wǎng)的自動(dòng)重合閘。

1.2 分布式電源對(duì)變壓器保護(hù)的影響

對(duì)110Kv的變壓器的影響進(jìn)行分析。110kV變電站會(huì)為主變壓器配置電氣量和非電氣量保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，按循環(huán)電流原理，比較變壓器兩側(cè)電流的矢量差來判定是否進(jìn)行繼電保護(hù)。非電氣量保護(hù)判斷的根據(jù)不是電量，因此不影響分布式電源的保護(hù)。主變壓器會(huì)配置零序電壓保護(hù)，在110kV的母線上安裝電壓互感器可以為其提供是否進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作的根據(jù)，雙端式電源會(huì)對(duì)零序電壓分布產(chǎn)生影響，因此主要分析了零序電壓保護(hù)對(duì)主變壓器的作用。

1.3對(duì)分布式電源接入系統(tǒng)線路的影響

容量較小的分布式電源直接接入配電線路，DG側(cè)開關(guān)保護(hù)主要配置過電流保護(hù)、防孤島保護(hù)、頻率和電壓緊急控制等。因?yàn)榉植际诫娫慈萘枯^小，配網(wǎng)故障時(shí)對(duì)電網(wǎng)影響不大，一般基本滿足要求。

但對(duì)于容量較大、通過專線接入變電站的分布式電源，如圖1中DG3，常規(guī)配置的過電流保護(hù)、距離保護(hù)不可能快速本線路末端和相鄰線路始端故障，只能采用階段式的配合關(guān)系實(shí)現(xiàn)元件的選擇性切除，線路末端故障需要延時(shí)切除。顯然對(duì)于容量較大的分布式電源，過電流保護(hù)不能滿足全線快速動(dòng)作要求。

1.4對(duì)相鄰饋線的影響

以DG1﹑DG2為例分析分布式電源對(duì)相鄰饋線繼電保護(hù)的影響。DG1從D接入，DG2從線路BC接入，當(dāng)k5發(fā)生故障時(shí)，則故障點(diǎn)的短路電流由DG1﹑DG2和系統(tǒng)側(cè)的電源提供，則保護(hù)5流過的故障電流比分布式電源接入前大，保護(hù)5的靈敏度得以提高。當(dāng)DG1﹑DG2的容量比較大時(shí)，流過保護(hù)2的反向電流比較大，由于保護(hù)2不具備方向性，則流過保護(hù)2的故障電流可能大于整定值，導(dǎo)致保護(hù)2發(fā)生誤動(dòng)作。

分布式電源的接入使配電網(wǎng)的潮流由單向流動(dòng)變成雙向流動(dòng)，而傳統(tǒng)的三段式保護(hù)已經(jīng)不適應(yīng)配電網(wǎng)的發(fā)展需要。為了提高配網(wǎng)的可靠性和供電質(zhì)量，需要對(duì)傳統(tǒng)的繼電保護(hù)配置進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，為實(shí)際配電網(wǎng)的繼電保護(hù)及自動(dòng)化配置提供參考。

1. 分布式電源接入配電網(wǎng)后，原來的單輻射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變成雙電源或者多電源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)分布式電源容量相對(duì)較大，提供短路電流較大時(shí)，為了防止繼電保護(hù)裝置因反方向的電流而產(chǎn)生誤動(dòng)，可以考慮在保護(hù)裝置加裝方向元件。同時(shí)還要綜合考慮成本因素。

（2）當(dāng)分布式光伏接入后，整定時(shí)考慮其助增和分流影響，需要對(duì)分布式光伏所在饋線的相鄰饋線以及上游饋線保護(hù)定值進(jìn)行調(diào)整，這樣才能保證對(duì)系統(tǒng)可靠的動(dòng)作。

（3）分布式電源接入配網(wǎng)后，配網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)電源和分布式電源被斷路器切除后，兩側(cè)可能出現(xiàn)一個(gè)相角差，當(dāng)差值達(dá)到一定的界限后，自動(dòng)重合閘會(huì)造成強(qiáng)大的沖擊電壓或者電流，破壞重合閘的運(yùn)行狀態(tài)。為此，如果在分布式電源側(cè)配置重合閘功能，重合閘裝置需要配置檢同期功能，保證重合閘成功率。

（4）對(duì)于規(guī)模很大的分布式電源，如圖1中DG3，并網(wǎng)電壓等級(jí)高、容量大，考慮線路速動(dòng)保護(hù)來提高保護(hù)性能，采用縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù)。不僅可以改善本線路保護(hù)性能，而且能改善整個(gè)電網(wǎng)保護(hù)性能。

某實(shí)際運(yùn)行的光伏電站，裝機(jī)容量20MW，通過金島光伏387線接入系統(tǒng)35kVⅠ母線。光伏并網(wǎng)線兩側(cè)配置微機(jī)光纖縱差保護(hù)，后備保護(hù)為三段式電流，重合閘按接入系統(tǒng)方案評(píng)審意見停用。光伏電站內(nèi)配置頻率電壓緊急控制裝置和防孤島保護(hù)，故障時(shí)快速將光伏電站解列，減少對(duì)系統(tǒng)的影響。

與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比，分布式電源的最大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其對(duì)環(huán)境的友好性，其次是它可以可持續(xù)利用能源，但是也存在受不可控因素影響高等缺點(diǎn)?，F(xiàn)如今，如果將分布式電源大量接入電網(wǎng)，就會(huì)給變電站的繼電保護(hù)裝置增加巨大的壓力，如果使用基礎(chǔ)的繼電保護(hù)裝置，可能會(huì)引起繼電保護(hù)裝置故障，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，其損失是不可挽回的。所以，研究分布式電源對(duì)變電站的影響是十分重要的，同時(shí)，改進(jìn)繼電保護(hù)配置對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行也有著重要的意義。分布式電源大規(guī)模發(fā)展對(duì)附近配電網(wǎng)帶來影響，接入的配網(wǎng)運(yùn)行方式、短路電流分布也發(fā)生變化，導(dǎo)致配電網(wǎng)出現(xiàn)繼電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)、重合閘失敗等，本文探討實(shí)際配電網(wǎng)中光伏電站的繼電保護(hù)配置改進(jìn)方案，保障配電系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。

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