分布式電源對(duì)繼電保護(hù)的影響探討

楊帆

摘 ?要：為了提高配電網(wǎng)供電可靠性，接入了分布式電源，其在提高供電可靠性的同時(shí)，也對(duì)繼電保護(hù)造成了一定影響。文章首先分析了配電網(wǎng)繼電保護(hù)的基本要求，其次探究了分布式電源對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響，最后提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：分布式電源;繼電保護(hù);重合閘

中圖分類號(hào)：TM771 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2014）35-0088-01

近年來(lái)，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，分布式電源由于具有形式靈活、清潔、高效、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。目前，分布式電源主要接入在配電網(wǎng)中，其接入不僅提高了配電網(wǎng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，也使配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)由原來(lái)的輻射性網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榉植嫉狞c(diǎn)狀電源直接和用戶相連的網(wǎng)絡(luò)。若在電網(wǎng)中大規(guī)模接入分布式電源，必然會(huì)對(duì)原有的配電網(wǎng)產(chǎn)生影響，本文就分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析與研究，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 ?配電網(wǎng)繼電保護(hù)的基本要求

配電網(wǎng)在運(yùn)行中由于受到各種因素的影響，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)故障和異常運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重影響配電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，主要表現(xiàn)在以下兩方面：①當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的故障電流，會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成危害，影響用戶的正常工作，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并切除故障線路，可能會(huì)引發(fā)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩、電壓崩潰等后果。②當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，即配電網(wǎng)沒(méi)有出現(xiàn)故障，但是系統(tǒng)的電壓過(guò)高或過(guò)低、過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)震蕩等，若沒(méi)有及時(shí)采取措施排除異常，也會(huì)給配電網(wǎng)和電力設(shè)備造成危害?；诖耍仨毥o配電網(wǎng)配置繼電保護(hù)裝置，以確保在配電網(wǎng)出現(xiàn)異常或者故障時(shí)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)并及時(shí)進(jìn)行處理。

2 ?分布式電源對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)放射性、單電源特征，組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障繼電保護(hù)裝置也能及時(shí)進(jìn)行處理。然而在接入分布式電源后，使原有的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致繼電保護(hù)設(shè)備配合存在一定難度，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響主要包括以下幾方面。

2.1 ?電流保護(hù)

將分布式電源接入配電網(wǎng)后，供電系統(tǒng)就形成了多電源供電，若在母線的末端出現(xiàn)故障，原有配電網(wǎng)和分布式電源都會(huì)出現(xiàn)短路，然而為了保護(hù)配電網(wǎng)，繼電保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)切斷故障了，然而若原來(lái)配電網(wǎng)的短路電流急劇增加，超出裝置的最高限值，就會(huì)造成其他裝置切點(diǎn)線路，進(jìn)一步擴(kuò)大了故障范圍。若在母線中間出現(xiàn)故障，雖然分布式電源和原配電網(wǎng)的電流沒(méi)有明顯變化，但由于分布式電源的電壓比原配電網(wǎng)電源小很多，若為故障點(diǎn)提供多長(zhǎng)時(shí)間的電壓，就會(huì)造成線路電壓急劇下降，導(dǎo)致配電網(wǎng)局部崩潰，如果沒(méi)有及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)難以正常運(yùn)行。

2.2 ?繼電保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)

對(duì)原配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)的潮流是單向的，即若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，故障電流是從配電網(wǎng)系統(tǒng)電源側(cè)流向故障點(diǎn)，這是影響故障電流的因素主要為流過(guò)線路的阻抗。若配電網(wǎng)中接入分布式電源，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，線路上就會(huì)出現(xiàn)額外的電流源，會(huì)對(duì)整個(gè)繼電保護(hù)裝置的靈敏度造成影響，使其出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)等誤動(dòng)作，難以起到有效的保護(hù)作用。

2.3 ?電力系統(tǒng)潮流非單向性

原有的配電網(wǎng)系統(tǒng)屬于單電源系統(tǒng)，組成結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)輻射狀，由電力系統(tǒng)側(cè)流向負(fù)荷側(cè)，若在配電網(wǎng)中接入分布式電源，就會(huì)形成多電源網(wǎng)絡(luò)，在配電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下，若整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)供需不平衡，就出現(xiàn)反向潮流現(xiàn)象，若此時(shí)仍然采用原有的繼電保護(hù)裝置，可能會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)異常。同時(shí)，若整個(gè)系統(tǒng)供需達(dá)到平衡，然而分布式電源由于受到地域、環(huán)境等方面的影響呈現(xiàn)一定的間歇性，對(duì)其變化極難預(yù)測(cè)，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)潮流由正向變?yōu)榉聪?，使整個(gè)系統(tǒng)繼電保護(hù)出現(xiàn)誤判。

2.4 ?保護(hù)選擇性改變

由于傳統(tǒng)配電網(wǎng)采用單側(cè)電源供電，因此配置的繼電保護(hù)裝置通常不具有方向性，若在配電網(wǎng)中接入分布式電源，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)配電網(wǎng)存在多個(gè)電源，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就可能原有的繼電保護(hù)裝置的保護(hù)失去選擇性，造成誤動(dòng)作。

2.5 ?重合閘失敗

對(duì)于原有配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，其屬于放射性結(jié)構(gòu)，采用單側(cè)電源供電模式，系統(tǒng)故障被切除后，三相一次重合閘能夠有效重合，幾乎不會(huì)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，確保了整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性。然而如果接入分布式電源后，系統(tǒng)存在多電源供電，會(huì)導(dǎo)致重合閘難度加大，甚至出現(xiàn)重合閘失敗。主要表現(xiàn)以下三方面：①分布式電源孤島運(yùn)行。當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)中接入分布式電源后，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)只能隔離故障點(diǎn)和主電源，而分布式電源仍然沒(méi)有和配電網(wǎng)隔離，能夠持續(xù)供電，這就形成由分布式電源獨(dú)立供電的孤島，會(huì)導(dǎo)致重合閘難度增加。②非同期合閘。分布式電源出現(xiàn)孤島后，系統(tǒng)功率出現(xiàn)較大變化，同時(shí)分布式電源與主電網(wǎng)可能不再同步，這就造成故障后三相一次重合閘時(shí)難以滿足同和條件，此時(shí)的非同期合閘，會(huì)給整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)造成沖擊，巨大的電流波動(dòng)可能導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)再次跳閘，導(dǎo)致重合閘失敗。③故障點(diǎn)拉弧。在有分布式電源接入的電網(wǎng)中，繼電保護(hù)動(dòng)作只能隔離故障點(diǎn)和主電源，此時(shí)分布式電源仍能持續(xù)供電，這就導(dǎo)致故障點(diǎn)拉弧，極易造成故障擴(kuò)大，從瞬時(shí)性故障轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰眯怨收?，?dǎo)致系統(tǒng)重合再跳開(kāi)。

2.6 ?孤島和反孤島保護(hù)

如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置處于分布式電源的上游，就會(huì)出現(xiàn)雖然保護(hù)動(dòng)作隔離故障點(diǎn)和主電源，但此時(shí)分布式電源仍在供電，使得系統(tǒng)中出現(xiàn)孤島運(yùn)行，而系統(tǒng)是不允許出現(xiàn)孤島運(yùn)行的，因此必須對(duì)此種情況采取保護(hù)策略和措施，即所謂的孤島保護(hù)。反孤島保護(hù)是為了避免孤島運(yùn)行而導(dǎo)致的人身和設(shè)備出現(xiàn)安全問(wèn)題。

3 ?分布式電源接入配電網(wǎng)中可采取的改進(jìn)措施

為了避免分布式電源接入電網(wǎng)后對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)繼電保護(hù)造成不良影響，可采取以下措施：

①以分布式電源為界，對(duì)下游電路，可在其兩側(cè)配置方向性元件，在保護(hù)對(duì)側(cè)配置斷路器。若某部分線路的功率注入方向相反，就可判斷此處發(fā)生故障;對(duì)下游線路，可將分布式電源作為輔助電源，可在每段線路重新進(jìn)行三段式電流保護(hù)設(shè)置。

②配置故障限流器。電網(wǎng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，阻抗為零;一旦發(fā)生短路故障，電流會(huì)急劇增加，此時(shí)對(duì)外表現(xiàn)高阻抗。此時(shí)在線路中配置故障限流器，減小故障電流，就能有效解決此類問(wèn)題。

③配置其他保護(hù)措施。由于原配電網(wǎng)中繼電保護(hù)性能會(huì)由于分布式電源的接入而發(fā)生改變，甚至出現(xiàn)更多難以預(yù)料的故障，因此，還要在電網(wǎng)中配置其他保護(hù)裝置，一方面盡量減少分布式電源對(duì)繼電保護(hù)的影響，另一方面通過(guò)配置其他保護(hù)措施，提高繼電保護(hù)的穩(wěn)定性和可靠性，如可在配電網(wǎng)中加載眾聯(lián)保護(hù)等。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

實(shí)踐證明，在配電網(wǎng)中接入分布式電源后，能源利用效率高，而且還具有污染小、經(jīng)濟(jì)效益和可靠性高的優(yōu)勢(shì)。然而，作為新型供電模式，在重視其優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也不能忽略對(duì)繼電保護(hù)造成的影響，相關(guān)技術(shù)人員要不斷進(jìn)行深入分析和探究，找出影響繼電保護(hù)的各種因素，并制定出相關(guān)的解決策略，降低分布式電源對(duì)繼電保護(hù)造成的影響，確保配電網(wǎng)供電的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳博.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響[J].電工電氣，2011，（10）：30-33.

[2] 溫陽(yáng)東，王欣.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響[J].繼電器，2010，（1）：12-14.

[3] 荊江平.分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)線路保護(hù)的影響及對(duì)策研究[J].電工電氣，2013，（12）：67-68.

[4] 陳建杰，郝永晶，紀(jì)元，等.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的仿真與分析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（1）：90-92.

[5] 張超，計(jì)建仁，夏翔.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)饋線保護(hù)的影響[J].繼電器，2011，34（13）：9-11.