分布式电源与配电网继电保护的关系研究

【摘要】不可再生资源的日益紧张，人们的眼球开始对可再生资源的关注越来越密切，分布式发电就是在解决全球资源与环境问题过程中成长、发展而来的。对于越来越普遍的分布式电源在配电网络中的接入，其对配电网的继电保护的失效、保护误动作和保护配合不适用等情况还是存在的。分布式电源的有利影响是我们需要秉承发展的，而不利影响是需要不断克服与探索的，文章通过分析分布式电源与配电网继电保护的关系，希望对今后创造出更加完善的电网提供意见与参考，一起为人们的幸福和谐的生活努力。

【关键词】分布式电源;配电网继电保护;关系

分布式发电（Distributed  Generation，DG）技术指的是发电功率为数千瓦到50MW间，在用户附近小型模块化、分散地布置，是一种高效、可靠的发电技术。分布式发电的发电设施有：生物质发电、光伏发电、风力发电、微型燃气发电、以气体或者液体为燃料的内燃机等等[1]。

分布式电源是在原有的配电网络中加入的，系统发生短路的各线路或者母线的短路电流有变化，可能造成继电保护的失效、保护误动作和保护配合不适用等问题出现。分布式电源的加入会影响到故障水平的变化，而故障水平的变化与运行的分布式电源的数量及种类有关，要想提高抗故障水平能力就应该对开关设备升级，而故障水平降低则可能给相关保护如电流保护造成影响。随着分布式发电设备在配电网中的大量使用，供电区域的供电系统的结构也发生着较大的改变，原有配电网的短路电流的分布会有改变，这就可能对供电区域的电力系统的继电保护与安全自动装置的保护定值整定计算带来困难，很难兼顾保护的“四性”而容易导致继电保护和安全自动装置的不正确动作的发生。

1.不同类型分布式电源提供短路电流能力

在配电网中引入分布式电源，故障发生时故障点就会有故障电流提供，从而对故障电流的水平造成影响。从继电保护的角度考虑其模型能用一个电源串联电抗的模型表示，所以故障发生时我们关心的问题是分布式电源能提供多大程度的故障电流，而不同的类型的分布式电源其电抗值也是不一样的，它代表其故障电源注入的能力，详见表1。

2.分布式电源对配电网保护的影响

分布式电源接入到电网中后系统的潮流将会重新布局，发生短路故障时的故障电流的流向与大小也会有变化，如图1，双电源供电在分布式电源与系统间的区段，而其它区域则是单电源供电，Zs为系统抗阻，R1--R4为保护装置，如果系统短路点位置不同则分布式电源的接入对各保护的影响也是不一样的。

2.1 DG下游K2点发生短路故障

如果DG下游的K2点发生故障R3、R4是感受不到故障电流的，所以DG并入不会对保护动作行为有影响。系统S与DG将会提供给R2的故障电流，保护装置能够切除故障电路。需要指出的是，此时R1的故障电流虽然仅仅由系统S提供，可是流过R1的故障电流要比并入DG前K2发生短路时流过R1的故障电流要小，而是并入DG的容量越大K2发生短路流过R1的故障电流则越小，所以R1的灵敏度会随DG的并入而有所下降。

2.2 DG上游K1点发生短路故障

如果是DG上游K1点发生短路故障R3、R4也感受不到故障电流，DG的并入同样也不会影响其动作行为。如上一点的情况相同，虽然只有系统S提供其流过R1的故障电流，但是此故障电流要小于并入DG前的故障电流，所以R1的灵敏度会有降低，有时甚至可以使R1拒动，处于对这种情况的考虑，必要时应该对并入系统的DG容量限制。

2.3 同一母线的其他馈线K3点发生短路故障

如果K3点发生故障R2感受不到故障电流，也不会影响到其保护动作行为。系统S与DG共同提供流过R3的故障电流，保护装置可靠动作且切除故障电路。K3点发生故障R1点会感受到DG提供的短路电流，如果DG通过太大R1会误动并切除该线路，这是DG和系统应该自动解列。

2.4 同一母线的其他馈线K4点发生短路故障

如果K4点发生短路故障R2感受不到故障电流，其保护动作行为不会受影响。系统S与DG共同提供流过R4感受到的故障电流，保护装置可靠动作切切除故障电路。但如果K4点发生故障R1感受到的DG提供的短路电流，因DG容量过大，造成R1误动且切除该电路，系统和DG自动解列。系统S与DG共同提供流过R3的故障电流，若流过R3点的故障电流增加到一定程度，极有可能因为瞬间速断保护躲不掉K4点发生故障的短路电流而造成的误动，该电路切除后其保护的选择性就没有了意义[2]。

3.讨论

分布式电源下游有永久性故障发生时，分布式电源提供的助增电流可能会使得其下游保护范围扩大至下一段电路从而丧失选择性，而分布式电源上游的保护范围则会缩小。电源容量的变化将会影响到各处电流的分布情况，所以依据注入容量行整定值自适应调整的方案是很有必要的。当分布式电源上游发生永久性故障，最好的期望是使故障线路的两侧都能断开以切除掉故障，可是分布式电源提供的电流并不能将其上游的电流速断保护快速动作隔离，针对这样的情况，应该在分布式电源上游的每一段电路的两侧都有保护装置的设置，同时有方向元件的加设以防止保护的误动作。

对于其它馈线发生永久性故障的情况，分布式电源所在的馈线上游所公出的故障电流可能会导致上游定时限电流速断保护与过电流保护的误动作的发生，此时可以考虑加设方向元件来防止误动作的出现。其次配电网若受到分布式电源的并入的影响十分巨大时，可以将原有的三段式电流保护方案放弃掉，可以考虑距离式保护或者是基于高频信号的纵差保护等的其它原理保护[3]。

参考文献

[1]李振中.分布式发电条件下配电网的继电保护整定优化[D].哈尔滨工业大学，2008.

[2]吴博，杨明玉.赵高帅分布式电源对配电网继电保护的影响[J].电工电气，2011，10：30-33.

[3]卫波.分布式电源接入对配电网继电保护的影响及对策的研究[D].华北电力大学，2013.

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