分布式發(fā)電對配電系統(tǒng)繼電保護的影響探討

丁 健

(廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000)

0 引 言

通常情況下，傳統(tǒng)的配電結(jié)構(gòu)是單電源的放射狀鏈式的，在配電中采用了分布式發(fā)電后，能夠由之前無源網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變成有源網(wǎng)絡，由放射式轉(zhuǎn)變成分布式，潮流也不只是之前的從變電站母線流向各負荷。隨著DG設備被大批量地接入到配電網(wǎng)內(nèi)，該區(qū)域的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有很大程度上的一個變動，使得其短路電流的分布也出現(xiàn)了變化，加大其地區(qū)電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置的配置以及動作整定，導致繼電保護以及安全自動裝置無法正確的動作。在配電系統(tǒng)中，隨著DG被廣泛的使用，有必要對配電網(wǎng)的保護系統(tǒng)進行適當?shù)恼{(diào)整，分析其對配電系統(tǒng)繼電保護的影響。

1 分布式發(fā)電優(yōu)勢

通常情況下，分布式電源被接入到中低壓配電系統(tǒng)，會對配電系統(tǒng)的日常運行產(chǎn)生較大的影響。之前的配電系統(tǒng)的功能只是將電能分配到末端用戶，近年來，隨著科技進步，配電系統(tǒng)顯然已經(jīng)成為了一種功率交換的媒體，其不但能對電力進行收集，還能夠?qū)⑵鋫魉椭疗渌貐^(qū)，且對其進行科學的分配。分布式發(fā)電主要具備兩方面的特征，隨機性以及分散變動性，但若是分布式電源被接入的數(shù)量比較多的話，就必定會對配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及安全性造成一定程度上的影響。通常分布式電廠的分類為其整體電網(wǎng)中所在的位置以及發(fā)電設備的發(fā)電能力。分布式發(fā)電系統(tǒng)比較特殊，因為其不和國家電網(wǎng)直接連接，且不通過中央配電系統(tǒng)來配送，也不需通過電網(wǎng)來加以調(diào)節(jié)，其輸電網(wǎng)的主要功能是連接配電系統(tǒng)和發(fā)電廠。對傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)而言，其分析方式主要有狀態(tài)估計可靠性評估和潮流計算等，這些分析方式均會受到分布式發(fā)電的影響，只不過是程度不同而已，需要不斷地加以改進和完善[1]。另外，集中式的電網(wǎng)沒有辦法跟蹤電力負荷的變形情況，在此基礎之上，分布式發(fā)電更是愈加的受到了人們的關注。

2 分布式發(fā)電對配電系統(tǒng)繼電保護的影響

2.1 對故障電流的影響

通常下，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中引入分布式發(fā)電技術，會對故障電流產(chǎn)生一定程度上的影響，當繼電保護裝置確立了故障電流時，自身系統(tǒng)就會受到影響。因此想要將配電網(wǎng)中繼電保護系統(tǒng)的功能充分發(fā)揮出來的話，應充分利用好串聯(lián)電抗模型，把這一模型當做是分布式發(fā)電中的主要模型，用其來進行相關的操作。當電力系統(tǒng)再一次發(fā)生了故障問題時，其產(chǎn)生的電流會和分布式電源一致，這樣繼電保護系統(tǒng)將分布式發(fā)電系統(tǒng)間的不同給分辨出來了，并按照這樣的區(qū)別信息，對不同的抗電值進行分析。這一系列過程中就能夠表現(xiàn)出分布式發(fā)電中故障電流注入的各種不同的呈現(xiàn)方式[2]。

2.2 對三段式電流保護的影響

2.2.1 導致本饋線保護的靈敏度下降和拒動

其能夠?qū)﹄娐繁Ｗo動作的敏感度造成影響，若是碰到了特殊情況，還極有可能會造成保護動作拒絕動作，使得繼電保護作用無法發(fā)揮，具體的情況如圖1所示。在圖1中，若是分布式發(fā)電加到BC 中間，就會將其分成兩段，之后若是D1部位出現(xiàn)了故障問題，故障點電流由分布式發(fā)電和系統(tǒng)自身一同供應，在這樣的情況下，三段式電流保護只能夠接收到系統(tǒng)的故障電流， 很有可能會會大大降低保護動作的靈敏度。

圖1 I0 kV配電系統(tǒng)仿真模型

2.2.2 無法確保電路保護準確性

由圖1可見，如果系統(tǒng)D2部位發(fā)生了故障，保護動作應該由AB線路上的R1來發(fā)出，就不會對其他線路的運行造成影響，能夠很好地防止其他部位形成和發(fā)出保護動作。但要是故障部位的電流是由分布式和系統(tǒng)發(fā)電一同提供的，當出現(xiàn)故障問題的時候，R2其能夠接受的電流也只是來自分布式發(fā)出的，接收的電流很大，容易造成較大的短路電流[3]，和之前的故障保護速斷比較，其電量更大，極容易使得R2出現(xiàn)錯誤動作。

2.2.3 導致相鄰電路保護動作出現(xiàn)失誤故障

如果出現(xiàn)此類情況，則保護動作的準確性和選擇性無法得到有效保障。由圖1可知，如果D3處出現(xiàn)了故障，則其接收到的電流一般是分布式發(fā)電和配電系統(tǒng)一同提供的，因此該部位接受的電流會遠遠大過配電系統(tǒng)的供電量。若故障線路是終端線的話，相鄰的故障線路就會突然地加大保護故障電流，進而改變系統(tǒng)保護動作的定值。一旦出現(xiàn)了這一類的故障，則故障電流將沒有沒辦法得到相鄰接線接口的保護，最終導致無法確認保護動作的可選擇性。

2.3 對自動重合閘的影響

在配電網(wǎng)還未接入分布式電源時，其結(jié)構(gòu)呈放射式，為單側(cè)電源，這時若自動重合閘能夠?qū)收暇€路進行快速供電，則不會對配電網(wǎng)產(chǎn)生很大的影響。相反，一旦把分布式發(fā)電接進到配電網(wǎng)中，當配電網(wǎng)出現(xiàn)故障的時候，就能夠自動進行跳閘，這時配電網(wǎng)中發(fā)生問題的位置就會和系統(tǒng)電源間的連接分開，而超出的負荷、分布式電源就會形成一股強大的電力，必定會嚴重破壞自動重合閘的良好運行狀態(tài)。在整個側(cè)電源進行自動重合閘中，分布式發(fā)電系統(tǒng)很可會出現(xiàn)加減速運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，側(cè)電源與電力孤島沒有辦法進行協(xié)調(diào)且統(tǒng)一的運行，兩者之間會出現(xiàn)一個相角差，當差值達到了一個界限的時候，自動重合閘就會形成一股有力的沖擊電壓或者是沖擊電流，進而對自動重合閘的運行狀態(tài)產(chǎn)生一個阻礙，使其無法進行正常的運轉(zhuǎn)以及操作[4]。另外，系統(tǒng)若是沒有了側(cè)電壓后，就算系統(tǒng)中還有故障點存在，還是不會對分布式發(fā)電系統(tǒng)造成影響，其依然能進行正常的供電。但若是自動重合閘在正常運轉(zhuǎn)，分布式發(fā)電系統(tǒng)所形成的電流，就影響到已存在的故障點電弧，妨礙到電弧滅掉，這樣會導致比較嚴重的后果，主要是會留下長久且難以維修的故障。因此分布式發(fā)電會在很大程度上影響到配電網(wǎng)系統(tǒng)中的自動重合閘，相關的檢查維修人員一定要始終按照規(guī)定進行工作，工作嚴謹。

2.4 對熔斷器保護的影響

設定配電網(wǎng)中存在2個分支線路，分別為A和B。且兩個分支線路均有故障點，分別為KA和KB。故障點KA所連接的熔斷器為FA，F(xiàn)B同樣為熔斷器，和FA是具有合作關系。這時在分支線路B上引進DG，若是KA出現(xiàn)了故障的話，系統(tǒng)側(cè)電源和分支線路B的DG就會同時向KA點進行故障電流供應，借此來除去故障。只是在去除故障的同時，也會使得熔斷器FA和FB間的合作關系被破壞掉，無法實現(xiàn)就近性原則。因熔斷器沒有辦法及時地識別出反向故障電流，當電流持續(xù)時間過長，會損害到熔斷器是不可避免的[5]。

3 結(jié)束語

總而言之，對于傳統(tǒng)的供電方式而言，分布式發(fā)電是進步和創(chuàng)新，對于整個配電系統(tǒng)而言，使用分布式電源會對其產(chǎn)生很大的影響。隨機性與分散性是分布式發(fā)電的兩個特點，但在配電網(wǎng)中接入大數(shù)量的分布式電源，必定會影響其穩(wěn)定性和安全性。就分布式發(fā)電本身而言，其具有良好的發(fā)展前途，但依舊不能夠忽視其對電網(wǎng)系統(tǒng)所造成的影響，通過不斷地分析其造成的影響，能夠進一步推動電力事業(yè)的發(fā)展。