配電網(wǎng)繼電保護(hù)受分布式發(fā)電的影響分析

呂會(huì)玲

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

配電網(wǎng)繼電保護(hù)受分布式發(fā)電的影響分析

呂會(huì)玲

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，電力行業(yè)也得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，其中分布式發(fā)電技術(shù)也被更加廣泛地應(yīng)用起來(lái)。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的逐步接入和引用，也給整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)帶來(lái)一系列的影響。文章結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)這一過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步給予相應(yīng)的改進(jìn)建議，以此發(fā)揮分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的積極作用。

配電網(wǎng)；繼電保護(hù)；分布式發(fā)電；電力系統(tǒng)；配電模式

分布式發(fā)電方式不同于傳統(tǒng)的配電模式，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)是采用單鏈接的放射狀分布方式進(jìn)行配電，而分布式發(fā)電是將原來(lái)放射性的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，改變成一個(gè)由中小型電源控制的有源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，整個(gè)配電網(wǎng)內(nèi)部不再僅僅是電流的單向流動(dòng)，而是轉(zhuǎn)化為由變電站母線進(jìn)行總控制后再進(jìn)行電流的傳遞。這個(gè)變化使得整個(gè)配電網(wǎng)繼電保護(hù)受分布式發(fā)電的影響發(fā)生了巨大的變化，配電網(wǎng)的原先保護(hù)機(jī)理也隨之發(fā)生了改變。具體而言，原來(lái)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)是在整個(gè)電網(wǎng)呈放射狀的鏈接狀態(tài)下進(jìn)行，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行整體的規(guī)劃設(shè)計(jì)。而分布式發(fā)電技術(shù)引入后，整個(gè)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生了重大改變，同時(shí)也對(duì)于配電網(wǎng)繼電保護(hù)產(chǎn)生了一系列的影響。

1 配電網(wǎng)分布式發(fā)電的理論概述

1.1 配電網(wǎng)分布式發(fā)電的概念分析

目前，電力行業(yè)得到了迅速的發(fā)展與進(jìn)步，分布式發(fā)電方式作為電力行業(yè)中一種新興的發(fā)電方式被人們更加廣泛地應(yīng)用起來(lái)。分布式發(fā)電技術(shù)主要以可再生能源作為原材料進(jìn)行發(fā)電，包括太陽(yáng)能發(fā)電、光伏發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等，同時(shí)也包括使用垃圾廢物和一些生物能源進(jìn)行發(fā)電。在分布式發(fā)電技術(shù)的具體應(yīng)用中，主要是用戶自己進(jìn)行安裝小型的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行配電，其在配電過(guò)程中既可以接入公共電網(wǎng)進(jìn)行配電，也可以脫離公共電網(wǎng)進(jìn)行配電，具有更強(qiáng)的靈活性。

1.2 配電網(wǎng)分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)分析

筆者結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，將分布式發(fā)電在整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行歸納總結(jié)，形成以下五點(diǎn)：第一，分布式發(fā)電技術(shù)中的電力更加穩(wěn)定，能夠很好地規(guī)避配電系統(tǒng)在配電過(guò)程中的弊端和不足；第二，分布式發(fā)電技術(shù)能夠更好地實(shí)現(xiàn)冷熱聯(lián)產(chǎn)；第三，分布式發(fā)電技術(shù)能夠很好地保護(hù)環(huán)境，提高能源的利用率；第四，分布式發(fā)電技術(shù)具有較高的經(jīng)濟(jì)性，運(yùn)用分布式發(fā)電技術(shù)無(wú)需建設(shè)相應(yīng)的配電站和架設(shè)長(zhǎng)距離的輸電線路，從而降低了配電工作的成本，節(jié)約了資源；第五，分布式發(fā)電可以提高電路運(yùn)行的穩(wěn)定性，當(dāng)配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，分布式發(fā)電系統(tǒng)仍然能夠正常地運(yùn)行，從而避免由于局部故障所引起的電路問(wèn)題。而且分布式發(fā)電技術(shù)具有調(diào)峰作用，減少整個(gè)配電系統(tǒng)的壓力和負(fù)荷，緩解電力系統(tǒng)巨大的電荷功率，減少電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的壓力和困境。但是，隨著分布式發(fā)電技術(shù)的引入，會(huì)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)中的電流大小和分布產(chǎn)生影響，而且配電系統(tǒng)中電流的不穩(wěn)定性也在一定程度上對(duì)于繼電保護(hù)工作的開展產(chǎn)生一系列的影響，因此需要進(jìn)一步對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)受分布式發(fā)電的影響進(jìn)行分析并就相關(guān)問(wèn)題提出相應(yīng)的建議。

2 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

2.1 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電流水平和電流保護(hù)的影響

在電力學(xué)領(lǐng)域中，我們用短路電流水平fL進(jìn)行表示短路電流和短路容量，以此作為衡量整個(gè)配電系統(tǒng)短路情況的嚴(yán)重程度的重要評(píng)估指標(biāo)。具體的應(yīng)用公式為：fL＝i＝1|zth|。式中：zth代表配電系統(tǒng)中等效阻抗的標(biāo)準(zhǔn)值大??；i代表配電系統(tǒng)中短路電流的標(biāo)準(zhǔn)值，該短路電流與額定電流之間彼此相關(guān)聯(lián)。當(dāng)整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)中的運(yùn)行電流等于額定電流的時(shí)候，通常此時(shí)短路電流的額度值的標(biāo)準(zhǔn)水平應(yīng)該在10～15之間，為了確保不同額度的電流能夠不影響配電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的進(jìn)行，就必須要滿足一個(gè)前提條件，即當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生短路故障的時(shí)候，此時(shí)要產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)大于額定電流或者運(yùn)行電流的實(shí)際額定電流，在電流保護(hù)裝置運(yùn)行之時(shí)，要有一個(gè)可以持續(xù)進(jìn)行供電的電源進(jìn)行維持故障電流的運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)配電系統(tǒng)中電流的正常流動(dòng)。但由于在分布式電源系統(tǒng)內(nèi)部存在著大量的電力電子設(shè)備，并不能單一地進(jìn)行維持故障電流的運(yùn)行，很難保證配電網(wǎng)繼電保護(hù)工作的順利進(jìn)行。此外，將分布式發(fā)電技術(shù)引入配電系統(tǒng)中，zth的值會(huì)有所下降，這不僅實(shí)現(xiàn)了短路技術(shù)水平的提高，而且進(jìn)一步保證了故障電流的順利流動(dòng)。因此，如果不加考慮而直接將分布式發(fā)電技術(shù)引入配電系統(tǒng)中，所帶來(lái)的影響非常不利，造成的元件損傷會(huì)直接影響整個(gè)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致電流容量達(dá)不到規(guī)定的要求。在配置繼電器的過(guò)程中，應(yīng)該考慮到分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)于整個(gè)配電系統(tǒng)的各種影響，正確測(cè)量實(shí)際中故障電流的額度，并進(jìn)一步保證配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和工作。在實(shí)際的配電過(guò)程中，如果繼電保護(hù)裝置僅僅檢測(cè)配電系統(tǒng)的電流值大小而不分析分布式技術(shù)接入所帶來(lái)的一系列影響，則會(huì)導(dǎo)致對(duì)故障電流的大小無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確地把握?？偠灾搪返碾娏鞣?、大小以及持續(xù)方式和分布狀態(tài)都會(huì)因?yàn)榉植际桨l(fā)電技術(shù)的引入而發(fā)生一系列的變化和影響，其中對(duì)短路電流持續(xù)時(shí)間的影響主要是由繼電器的反時(shí)效特性所造成的。

2.2 分布式發(fā)電對(duì)自動(dòng)閘的影響

在分布式發(fā)電的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，采用的是放射性的發(fā)電方式，短暫性的故障線路在恢復(fù)供電以后，自動(dòng)閘并不會(huì)因此而受到任何的有害影響。但是在引入分布式發(fā)電技術(shù)以后，一旦電路系統(tǒng)遭受短路跳閘以后，整個(gè)配電系統(tǒng)就會(huì)與電源之間失去聯(lián)系，從而使分布式電源和負(fù)荷值所形成的電力范圍能夠有效地保證配電系統(tǒng)的電壓和功率在額定值的范圍內(nèi)。此時(shí)，雖然整個(gè)配電系統(tǒng)呈現(xiàn)出正常運(yùn)行的狀態(tài)，但是此種情況下卻給自動(dòng)閘帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。一方面，容易導(dǎo)致故障點(diǎn)電弧的重燃。具體而言，整個(gè)配電系統(tǒng)在失去電力測(cè)壓以后，分布式發(fā)電技術(shù)并不能夠檢測(cè)出這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且仍然繼續(xù)給故障點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)供電。電流在經(jīng)過(guò)自動(dòng)閘的時(shí)候，故障點(diǎn)電弧的熄滅受到來(lái)自分布式發(fā)電技術(shù)供電的影響而無(wú)法進(jìn)行斷開，導(dǎo)致故障點(diǎn)電弧的重燃，造成外層的絕緣被破壞，從而使得短暫性故障進(jìn)一步擴(kuò)大成為永久性故障；另一方面，可能會(huì)造成配電系統(tǒng)的非同期合閘。在配電系統(tǒng)中，側(cè)電源斷開至自動(dòng)閘運(yùn)行階段內(nèi)，配電設(shè)備處于加速或者減速的狀態(tài)，此時(shí)配電系統(tǒng)內(nèi)部的側(cè)電源要想保持完全同步的狀態(tài)是有一定難度的，而且在兩者之間會(huì)出現(xiàn)相角差。當(dāng)相角差逐漸增加到一定的程度范圍的時(shí)候，繼電保護(hù)工作可能由非同期重合閘引起的電流沖擊而不能進(jìn)行有效的工作，使自動(dòng)閘喪失自動(dòng)恢復(fù)故障的能力和功效。同時(shí)，強(qiáng)大的沖擊電流也會(huì)給配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和配電設(shè)備的安全性帶來(lái)嚴(yán)重的破壞。當(dāng)引入分布式發(fā)電技術(shù)后，分布式的電源裝備用來(lái)為系統(tǒng)中的部分裝置供電，一旦某段電路出現(xiàn)短路，總電源會(huì)為其提供一部分的供電，分布式電源也會(huì)為其提供一部分的供電，這兩部分供電共同形成短路電流。如果配電保護(hù)裝置僅僅只檢測(cè)配電網(wǎng)的反饋線路的電流大小，而不考慮分布式發(fā)電裝置接入所造成的影響，則會(huì)導(dǎo)致實(shí)際故障電流的測(cè)量工作無(wú)法做到準(zhǔn)確完成，尤其對(duì)于高阻抗故障而言，接入分布式發(fā)電裝置后會(huì)影響反向電流保護(hù)系統(tǒng)的正常工作，甚至可能導(dǎo)致其無(wú)法運(yùn)行。而當(dāng)電路母線出現(xiàn)短路情況時(shí)，分布式發(fā)電裝置的引入可能會(huì)導(dǎo)致其他情況的出現(xiàn)，此時(shí)如果繼電保護(hù)系統(tǒng)不能有效運(yùn)行，分布式發(fā)電裝置所產(chǎn)生的貢獻(xiàn)電流會(huì)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。因此，要保證整個(gè)配電系統(tǒng)側(cè)重對(duì)自動(dòng)閘的檢測(cè)，避免非同期重合閘給配電系統(tǒng)和配電設(shè)備帶來(lái)沖擊和危害。同時(shí)，要把握好自動(dòng)閘由于分布式發(fā)電技術(shù)的引入所帶來(lái)的一系列影響，進(jìn)行合理的評(píng)估與分析。

3 分布式發(fā)電對(duì)配電系統(tǒng)分支電路的影響

筆者通過(guò)研究配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖后發(fā)現(xiàn)，在配電網(wǎng)繼電保護(hù)工作中，通過(guò)熔斷器的方式進(jìn)行繼電保護(hù)是我國(guó)配電系統(tǒng)中常見的保護(hù)方式之一。熔斷器的作用主要是當(dāng)配電系統(tǒng)的分支線路出現(xiàn)超負(fù)荷的電流時(shí)，熔斷器的熔體和熔絲會(huì)被經(jīng)過(guò)的電流燒斷，從而將故障電路進(jìn)行切除。當(dāng)分布式發(fā)電技術(shù)引入后，對(duì)于配電系統(tǒng)的熔斷器也會(huì)產(chǎn)生影響。具體而言，當(dāng)出現(xiàn)故障后，故障點(diǎn)的反向電流是由分布式發(fā)電設(shè)備提供的，當(dāng)其有足夠大的容量時(shí)，就會(huì)進(jìn)一步加大反向電流，造成相關(guān)配電設(shè)備的損壞，這在配電網(wǎng)繼電保護(hù)工作中是絕對(duì)不允許的。另外，根據(jù)保護(hù)工作中的選擇性原則，當(dāng)出現(xiàn)故障后，分布式發(fā)電裝置和側(cè)電源都為故障點(diǎn)提供電流，當(dāng)這個(gè)電流值超過(guò)一定的范圍，必然會(huì)造成有關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)受到破壞。因此可以看出，熔斷器的保護(hù)機(jī)制由于分布式發(fā)電技術(shù)的引入而遭受嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

分布式發(fā)電技術(shù)是隨著時(shí)代發(fā)展所產(chǎn)生的新興的技術(shù)之一，具有高效、環(huán)保等特點(diǎn)，適應(yīng)當(dāng)前國(guó)際經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，也被廣泛地應(yīng)用到電力行業(yè)中。然而，在配電系統(tǒng)中，配電系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)以及配電網(wǎng)在短路的情況下電流的流動(dòng)方向、大小以及分布狀態(tài)都將因?yàn)榉植际桨l(fā)電技術(shù)的引入而產(chǎn)生影響。因此，為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)該深入分析配電網(wǎng)繼電保護(hù)受分布式發(fā)電的各種影響，進(jìn)一步完善分布式發(fā)電技術(shù)，促進(jìn)分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與完善。

[1]翟佳?。潆娋W(wǎng)繼電保護(hù)對(duì)分布式風(fēng)力發(fā)電接入的適應(yīng)性研究[D]．華中科技大學(xué)，2013.

[2]邊超男，孫國(guó)凱，葛廷友．分布式風(fēng)電場(chǎng)接入配電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響[J]．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，（9）.

[3]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，（2）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）

TM77

1009-2374（2017）12-0259-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.132

呂會(huì)玲（1971-），江西萍鄉(xiāng)人，國(guó)網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司電力工程工程師，研究方向：繼電保護(hù)整定。

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