分布式新能源接入配電網(wǎng)的繼電保護研究

劉耀兵

（河源電力規(guī)劃設計院，河源 517000）

電力系統(tǒng)在應用期間，多會采用繼電保護策略進行系統(tǒng)的保護工作，但是常規(guī)的繼電保護在分布式新能源接入應用后，其保護作用難以有效發(fā)揮，配電網(wǎng)發(fā)生誤動、故障問題的風險較高，所以需要電力企業(yè)對于基于分布式新能源技術應用后電力系統(tǒng)繼電保護工作加強研究，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，采取行之有效的措施快速處理，以此增強供電質量和效率，確保人們用電的正常化。

1 分布式新能源概述

分布式新能源屬于綠色能源，應用于發(fā)電作業(yè)中具有非常理想的環(huán)保價值，發(fā)電形式包括風能、太陽能、核能等，這些能源均為清潔無污染的可再生能源，多和低電壓電網(wǎng)進行連接應用。但是這些能源在接入電網(wǎng)使用時，容易對短路電流、潮流電流造成一定的影響，并且會對電網(wǎng)的繼電保護造成威脅，從而影響配電網(wǎng)運行的質量[1]。在接入操作時，需要工作人員將發(fā)電裝置（30MW以下）安裝在相應的配電工程區(qū)域內，主要有光伏發(fā)電、燃氣輪機、電池等裝置，這些裝置均可以和電網(wǎng)實現(xiàn)有效的聯(lián)合，而且設置區(qū)域非常靠近用戶的用電區(qū)域，所以供電期間的電能損耗較少，供電質量較好。但是分析該種技術應用對于繼電保護造成的不良影響主要有以下內容：首先保護拒動可以在配電網(wǎng)接入分布式新能源后產(chǎn)生，電力系統(tǒng)接入之后電流和電壓值會相應的降低，整個電路會自動發(fā)出保護動作。其次產(chǎn)生保護誤動，電力系統(tǒng)的相鄰饋線在發(fā)生故障之后，會對周圍的其它正常運行的饋線發(fā)生作用，引起跳閘問題，致使正常饋線無法順利接入電源，供電異常情況出現(xiàn)。最后自動重合閘的故障問題，通常情況下接入分布式新能源會使得自動重合閘功能失效，在其故障發(fā)生點存在非同期重合閘情況以及電弧持續(xù)表現(xiàn)。因此上述不良影響的存在嚴重影響配電網(wǎng)繼電保護的工作質量，需要電力企業(yè)能夠對以上問題加強重視，減少不利影響，實現(xiàn)分布式新能源技術高質量的應用[2]。

2 分布式新能源接入配電網(wǎng)繼電保護的途徑分析

2.1 接入分布式新能源的電網(wǎng)繼電保護

以往配電網(wǎng)應用新能源進行發(fā)電期間若發(fā)生短路故障問題，該技術可以自動化的與配電網(wǎng)解除鏈接，此時配電網(wǎng)的供電模式為單側，該種情況下配電網(wǎng)存在短路問題的線路被直接切除，以此發(fā)揮繼電保護功能。該種方法為常規(guī)使用的方法，由此造成的分布式新能源功率浪費問題則需要引起技術研究人員的重視，經(jīng)過技術人員的改進研究現(xiàn)階段針對發(fā)電技術接入應用中的短路故障，可以通過控制分布式新能源供給的短路電流方式以及繼電保護電流調整等方法來對短路問題進行快速解決，這兩種方法應用之后能夠轉換供電電源，應用多端供電模式即可迅速為存在問題的電路進行供電，減少停電時間[3]。

2.2 環(huán)網(wǎng)差動保護

該種保護方法能夠在配電網(wǎng)接入分布式新能源后的運行過程中，對斷路器、開閉情況等涉及的全部信息進行調查采集，之后綜合信息進行差流計算，以此可以迅速找到配電網(wǎng)發(fā)生故障問題的具體地點，并且能夠直接對該區(qū)域內所有故障點進行有效控制，避免故障嚴重化影響周邊線路的供電質量。該種保護策略的保護定值配置數(shù)據(jù)根據(jù)運行方式的差異略有差別，要求工作人員能夠根據(jù)具體的情況做好定值配置工作，以便環(huán)網(wǎng)差動保護能夠有效改善與解決分布式新能源的接入應用故障問題。首先具有可控制特點的斷路器分布在一個子區(qū)域的不同支路上時，待電路出現(xiàn)故障后可以計算差流，若該值在0以上則可以斷定該區(qū)域有短路問題。假設環(huán)網(wǎng)保護控制的可控斷路器為K0～12、故障點則為F1～6，若其中的K5、K6斷路器的矢量電流計算后的值遠高于0，則可以將這兩處斷路器之間的區(qū)域確定為具體故障位置，可以將其斷開，將故障點隔離開，即就是F4為故障點。其次在子區(qū)域中未安裝可控斷路器的支路上判斷故障情況時，需要對差流（所有節(jié)點之間）、負荷電流和值（單一支路最大值）兩項數(shù)據(jù)作以比較，若差流高于另一值時則判斷為短路故障問題。最后對環(huán)路末端發(fā)生的短路問題進行研究時需要對通過該處的斷路器電流進行測試，并將該值和處于末端支路電流最大值和值進行對比，高于和值則為末端區(qū)域短路故障[4]。

2.3 后備保護、保護動作時序配合

該種繼電保護技術在具體應用時需要應用階段式過流保護方式對安裝于配電網(wǎng)中的各個斷路器進行保護，以便在通信中斷時有效保護配電網(wǎng)。同時過流保護方式還可以在環(huán)網(wǎng)差動保護失效時自動發(fā)揮保護功能，可以對重合閘功能進行實現(xiàn)，并且未受到環(huán)網(wǎng)保護的支路發(fā)生問題后，通過過流保護可以將故障區(qū)域迅速的切斷，以此對支路進行保護。此外過電壓保護、高低頻保護技術同樣可以對分布式新能源配電網(wǎng)進行高效的繼電保護。

保護動作時序配合關系的把握對于配電網(wǎng)繼電保護作用的發(fā)揮有著較大意義，其中環(huán)網(wǎng)差動保護能夠在故障發(fā)生之后迅速的對故障區(qū)域做出判斷，可以讓斷路器及時發(fā)揮作用；若該種保護動作在故障發(fā)生后的200ms時，仍未見故障點的完全隔離處理，斷路器并未發(fā)出任何動作，可以認為斷路器失靈；故障后的500ms后沒有隔離故障點，則認為新能源本體發(fā)出保護動作。

2.4 防孤島保護

配電網(wǎng)運行期間發(fā)生主網(wǎng)故障問題，則會造成孤島運行情況，此時處于孤島內的電流和電壓均會受到影響，引發(fā)功率和頻率的異常變化，供電安全無法保障，如果檢修人員在無法確定故障發(fā)生點的情況下直接維修，容易在帶電的斷路器、線路影響下，造成人身安全事故。所以通過基于阻抗法原理的防孤島保護技術可以在跳閘問題發(fā)生后對相關斷路器以及電路進行準確檢查，確定屬于孤島運行問題后需要制定相應方案來處理。如果主網(wǎng)不能和配網(wǎng)進行有效聯(lián)系，該保護裝置可以直接斷開多端口的分布式新能源電源，以此有效預防孤島運行情況的發(fā)生[5]。

3 結束語

近年來電力企業(yè)為了進一步實現(xiàn)節(jié)能降耗、環(huán)境保護、降本增效的目的，在配網(wǎng)工程建設中大量的使用了分布式新能源技術進行電力能源的供給和使用，該種技術應用期間電能供應的質量明顯得到提高，供電異常發(fā)生率以及電損率明顯降低，帶給用戶的用電體驗較為理想，電力企業(yè)獲得的經(jīng)濟效益較高，但是仍需要認識到繼電保護工作存在的不足之處，繼而可以找到有效的解決對策，降低該技術對于繼電保護造成的不良影響。