分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力能源的使用也越來越大，電力系統(tǒng)供電的安全性、可靠性也極其重要，通過引用分布式電源能夠提高配電網(wǎng)線路運行的可靠性，然而，在使用的過程中會對配電網(wǎng)繼電保護帶來一定的影響。文章主要對分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護帶來的影響以及解決措施進行分析。

關(guān)鍵詞：分布式電源；繼電保護；配電網(wǎng)

前言

分布式電源具有規(guī)模小、經(jīng)濟環(huán)保、靈活度高等特點，在配電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用，雖然該技術(shù)起步較晚，但是發(fā)展卻極快，尤其是在配電網(wǎng)工程不斷發(fā)展的情況下，分布式電源已經(jīng)成為配電網(wǎng)中不可缺少的重要組成部分。當(dāng)然，在接入電網(wǎng)的過程中還需要考慮多種影響因素，針對不同的電網(wǎng)區(qū)域不僅要引入分布式電源，同時也要配有相應(yīng)的保護設(shè)備這樣才能起到對電網(wǎng)更好的保護作用。

1 分布式電源的概述

分布式電源這個概念在20世紀70年代美國提出的，主要是通過分散的方式將電源布置在用電用戶的附近，而且，都是一種小型模塊式的獨立電源，對環(huán)境有著較好的兼容性。從目前的配電網(wǎng)的發(fā)展來看，分布式電源還未能得到廣泛的應(yīng)用，因為從某個角度來分析，分布式電源對配電網(wǎng)的繼電保護會產(chǎn)生一定的影響。例如，在風(fēng)場中的分布式電源應(yīng)用，具體如下（如圖1所示）。

圖1 風(fēng)場的分布式電源的應(yīng)用

2 配電網(wǎng)繼電保護的基本要求

配電網(wǎng)是為人們提供電能使用的主要輸送途徑，運行的過程中也會受環(huán)境、自身以及設(shè)備等方面的影響而發(fā)生故障或運行異常。如果發(fā)生故障的話，那么電力系統(tǒng)的故障電流會過大，對一些設(shè)備以及線路都造成極大的影響，不僅影響了正常的供電工作，故障甚至進一步擴大化，造成電壓崩潰、系統(tǒng)震蕩等嚴重事故；如果繼電保護出現(xiàn)運行異常的話，那么對電力系統(tǒng)中的各個電氣元件可能會造成一定的危害，當(dāng)然，在這種情況下并沒有發(fā)生配電網(wǎng)故障運行，如，配電網(wǎng)的過負荷、過電壓、系統(tǒng)震蕩等，繼電保護的工作異常將已經(jīng)發(fā)生的配電網(wǎng)故障認為是無故障運行，如果不能及時對其采取有效措施的話，對配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性都會造成嚴重的影響[1]。因此，必須要保證配電網(wǎng)中采用繼電保護裝置，而且要保證繼電保護裝置能夠正常運行，這樣才能對配電網(wǎng)起到一定的保護作用，才能保證配電網(wǎng)運行的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性。

3 分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析

3.1 繼電保護的拒動、誤動

正常來說電力系統(tǒng)中的潮流是單向的，也就是說，如果系統(tǒng)發(fā)生故障的話，那么故障電流是從配電網(wǎng)的系統(tǒng)電源側(cè)流向配電網(wǎng)線路的故障發(fā)生點，在這種情況下對故障電流存在影響的主要是線路的阻抗。如果將分布式電源接入電力系統(tǒng)之后的話，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，就會引入一些額外的線路故障電流源，這樣電路上就會存在著雙向的故障電流，在使用分布式電源向著線路的故障點處注入短路電流的話，那么主饋線上的繼電保護裝置所檢測到的線路故障電流值也會隨之減少，而在這種情況下對配電網(wǎng)的繼電保護裝置的動作靈敏度會造成嚴重的影響，使之出現(xiàn)拒動、誤動的現(xiàn)象，不能有效的對配電網(wǎng)起到保護的效果[2]。

3.2 電力系統(tǒng)潮流非單向性

配電網(wǎng)運行的過程中，傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)是由一個單電源網(wǎng)絡(luò)組成的，拓撲結(jié)構(gòu)主要是呈輻射狀，其方向是由電力系統(tǒng)側(cè)流向負荷側(cè)，而要將分布式電源連接到配電網(wǎng)系統(tǒng)中的話，就會將變電系統(tǒng)的的電源變成一個多電源網(wǎng)絡(luò)，在電力系統(tǒng)正常運行的情況下，一旦系統(tǒng)供需出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，就會產(chǎn)生反向的潮流現(xiàn)象，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的電網(wǎng)繼電保護的話，會對繼電保護造成極大的影響，也就是說，如果要將分布式電源接入配電網(wǎng)系統(tǒng)中，對配電網(wǎng)繼電保護裝置的要求也會更高。另外，如果電力系統(tǒng)的總供需平衡的話，可再生能源的間歇性特點對地域性、周邊氣候環(huán)境有著較強的依賴性[3]。因此，它的出力很難對其進行預(yù)測，而在這種情況下，配電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流正向時由可能出現(xiàn)反向的現(xiàn)象，對配電網(wǎng)繼電保護的判斷產(chǎn)生影響。

3.3 對電網(wǎng)運行的安全造成影響

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)時一種輻射狀的單電源供電系統(tǒng)，如果電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障電流或單向潮流的話，原有的繼電保護裝置將會及時、快速、有效的清除電流故障，對電網(wǎng)運行的安全性有著極大的保障，然而，在接入分布式電源之后，電力系統(tǒng)中的電路結(jié)構(gòu)會發(fā)生形式上的變化，也會對原有的繼電保護系統(tǒng)的安全性造成一定的影響[4]。另外，引入分布式電源的話，對電力系統(tǒng)也會造成一定的安全影響，例如，對設(shè)備造成的損壞，分布式電源會導(dǎo)致大量的故障電流出現(xiàn)，一旦超出了電網(wǎng)設(shè)備額定短路電流值的話，那么，就會造成電力設(shè)備出現(xiàn)安全問題。

4 分布式電源應(yīng)用到配電網(wǎng)中的幾點改進措施

4.1 加裝故障限流器

從上述提到的分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護產(chǎn)生的影響中得知，一旦線路發(fā)生短路故障的話，電流增大對外會呈現(xiàn)出高阻抗，為了避免這類現(xiàn)象可以在配電網(wǎng)線路上加裝故障限流器，能夠減少電路上的故障電流，可以有效解決這類問題，當(dāng)然，可以根據(jù)配電網(wǎng)實際的運行情況也可以適當(dāng)?shù)倪x擇采用超導(dǎo)型的故障限流器。

4.2 加裝方向性元件以及斷路器

如果線路上接入分布式電源的話，在發(fā)生故障的情況下，潮流方向會產(chǎn)生反向，對配電網(wǎng)繼電保護裝置的功能產(chǎn)生一定的影響。對此，可以采用方向性元件，在線路接入分布式電源位置的上游兩側(cè)實施安裝，同時，在保護的對側(cè)也可以加裝斷路器，這樣對故障電路會進行更好地控制，而且，會根據(jù)實際的故障情況進行重合閘的操作，提高配電線路繼電保護設(shè)備動作的靈敏度。可以對配電線路段兩端注入功率的方向進行判別，如果是一正一負的話，那么說明本線路區(qū)域存在故障[5-6]。另外，對于分布式電源下游的配網(wǎng)線路來說，可以將分布式電源轉(zhuǎn)換成為線路的輔助增電源，并對每段線路的保護進行整定，將原有的三段式配網(wǎng)線路電流保護保留，這樣能夠有效地規(guī)避分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護帶來的影響。

4.3 加裝其他保護措施

配電網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性極其重要，一旦發(fā)生配電網(wǎng)故障也會對配網(wǎng)的正常運行造成影響，雖然繼電保護裝置是保護電網(wǎng)正常運行的重要手段，但是，在分布式電源的引入之后，還依舊有很多無法預(yù)料的故障，對此，要在配電網(wǎng)中加入其它保護裝置，一方面避免分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護帶來的影響，可以保證繼電保護的正常運行，另一方面通過其他保護措施的應(yīng)用，進一步提高配電網(wǎng)繼電保護的可靠性。通過在配電網(wǎng)線路上加裝電氣量作為度量單位的保護，如，方向比較式的眾聯(lián)保護，主要是通過輸電線路兩端功率相同方向或相反方向的特征來對配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)、區(qū)域外的故障進行判斷分析。這樣可以進一步提高配電網(wǎng)安全、可靠的運行。

5 結(jié)束語

實踐證明分布式電源在使用的過程中，能源利用率極高，而且，對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響也極小，能夠有效地提高能源供應(yīng)的可靠性以及經(jīng)濟效益。當(dāng)然，分布式電源作為配電網(wǎng)中的新型供電模式，在未來的發(fā)展中也是電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種電源供電模式，通過文章對分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析，也針對各類影響因素提出了解決方案。

參考文獻

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[2]陳建杰，郝永晶，紀元，高亮.分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護影響的仿真與分析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2014（01）.

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