分布式電源對繼電保護的影響

國網北京豐臺供電公司

1 配電網結構與保護配置

現階段國內很多中低壓配電網基本上屬于單側電源、輻射型配電網絡。饋線保護裝置通常來說都位于變電站中接近母線的斷路器處，通常采取三段過電流保護的措施，即電流速斷保護作為第一段、限時電流速斷保護作為二段。過電流保護作為第三段。其中電流速斷保護一般是躲過本線路末端短路時流過保護的最大短路電流整定，及時進行故障切除，但是無法對整個線路進行保護；限時電流速斷通常來說是當線路末端位置產生故障之后，以其較高的靈敏度和相鄰線路瞬時電流保護共同進行整定，可以對整個線路進行保護；而過電流保護一般按照經過線路的最大負荷電流同時和相鄰線路過電流保護配合的原則進行整定，可以有效保護本線路與相鄰線路的全長。另外，對部分不需要相鄰線路配合的終端線路而言，電流速斷保護一般是根據本線路末端短路有足夠靈敏度的原則進行整定，可以有效保護線路全長。

2 分布式電源對繼電保護的影響

DG 接在配電網饋線末端的具體分析

如圖1所示，如果d1 處出現故障，保護1、2 都會流過分布式電源供出的電流。理想情況是保護可以把AB 線路進行隔離，但是因為AB 段的B 端缺少保護以及斷路器，因此僅僅可以利用BC 段的保護2 動作來對故障進行切除。根據保護的選擇性，保護2 必然會先于保護1 作出動作。但是如果d2 處出現故障，保護1、2 都會流過系統供出的故障電流，此時卻要求保護1 先于保護2 作出動作。因為d1 與d2 發生故障之后保護1、2 流過的故障電流值基本相等，所以單端三段式電流保護不能很好滿足保護的選擇性要求。

如果d3 處出現故障，本應由保護4 動作切除，但因為分布式電源的接入，保護1、2、3 都會流過反向故障電流，從而導致保護1、2、3 出現誤動作。

當d3 出現故障之后，因為分布式電源供出的故障電流和系統供出的電流疊加在一起，保護4 所承受的電流會有所增加，這就可能導致保護4 的范圍向后面的線路延伸，這樣一來就和保護5 失去配合，不能確保其選擇性。

圖1 某配電網饋線末端接有DG 示意圖

圖2 某配電網饋線非末端母線接有DG 示意圖

DG 接于配電網饋線非末端母線上的具體分析

如上圖2所示，如果系統內部沒有接入分布式電源而d1 出現故障，途中保護3 進行動作可排出故障，故障位置下方并無電源，所以實際上切除的是AD 段線路；而如果我們將其接于B 上，d1 出現故障之后，如果僅僅是保護3作出動作，分布式電源通常會讓線路BD 呈孤島運行的狀態，而因為B 和故障點間并未設置任何保護，所以分布式電源會一直為故障點提供短路電流，最后其自身所帶的保護裝置會發出動作并退出電網。所以，我們僅僅可以在線路AB 接近于母線B 側設置相應的保護以及方向元件，就能夠形成方向性電流保護。

如果d2 出現故障，分布式電源常常會對從保護2 中經過的電流給出一個助推力量，從而會在一定程度上增加保護2 電流速斷保護的范圍，但是若這一范圍到達CD 段，必然會和保護1 失去配合，不能確保其選擇性。另外分布式電源還會在一定程度上降低保護3 經過的短路電流，所以如果d2 出現故障，保護3 經過的電流往往會比實際要低，保護范圍也會相對降低，在比較嚴重的狀況下保護3 的速斷保護是無法為下游相鄰線路提供保護的。

d3 處出現故障之后，因為分布式電源會提供短路電流經過保護3，當電流達到一定程度同時保護3 沒有裝置方向元件的情況下，則保護3 容易產生誤動作。

我們從上文的分析能夠得出，分布式電源對繼電保護可能造成的影響一般來說有下面兩個方面：一方面是分布式電源導致保護的靈敏度降低，如果電流保護整定根據分布式電源最大出力進行，那么在分布式電源退出運行之后出現故障，保護感受到的電流會隨著分布式電源容量的降低而逐漸減小，從而造成保護范圍的降低，靈敏度也隨之降低。另一方面是分布式電源接入之后導致上游保護出現誤動的現象。在分布式電源上游出現故障之后，其向故障點供給的短路電流非常容易導致保護誤動的問題出現，而相鄰線路產生故障之后，分布式電源提供的短路也容易導致保護誤動的產生。

3 對策

我們在上文中通過對不同位置的分布式電源接入所可能產生的故障情況以及故障對繼電保護的影響展開分析，將其和配電網原有整定值展開比較能夠得出下面幾點對策。

第一，當分布式電源下游線路出現永久性故障之后，分布式電源提供的助增電流常常會讓下游保護的范圍進一步擴大，進而失去選擇性；另外還會造成分布式電源上游保護的范圍減小。因為對不同區域電流所產生的影響主要是根據分布式電源容量而發生變化的，所以我們應該考慮按照注入容量進行整定值自適應調整的方案。

第二，當分布式電源上游線路出現永久性故障之后，理想結果是故障線路兩側均斷開從而排出故障，但因為分布式電源提供的電流無法讓上游電流速斷保護瞬間進行故障點的隔離。所以我們應該在分布式電源上游各段線路兩側都設置保護裝置，同時還應該加裝方向元件避免保護出現誤動作。

第三，當其它饋線出現永久性故障之后，對分布式電源所在饋線上游保護來說，分布式電源為上游提供的故障電流常常會讓上游定時限電流速斷保護以及過電流保護出現誤動作，對于這一問題我們應該加裝方向元件來進行處理。

第四，如果分布式電源接入之后對配電網產生了較大的影響，我們應該選擇放棄三段式電流保護配合方案，而選擇距離式保護或者高頻信號縱差保護等方案。

綜上所述，本文探討了分布式電源在兩個不同接入點對配電網繼電保護可能造成的影響，提出了在不改變原有配電網繼電保護裝置的前提下，降低其對繼電保護影響的幾點建議，從而在故障發生之后能夠幫助我們更快的排除故障。