分布式發電對配電系統繼電保護的影響探討

丁 健

(廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000)

0 引 言

通常情況下，傳統的配電結構是單電源的放射狀鏈式的，在配電中采用了分布式發電后，能夠由之前無源網絡轉變成有源網絡，由放射式轉變成分布式，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內，該區域的供電系統結構有很大程度上的一個變動，使得其短路電流的分布也出現了變化，加大其地區電力系統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。在配電系統中，隨著DG被廣泛的使用，有必要對配電網的保護系統進行適當的調整，分析其對配電系統繼電保護的影響。

1 分布式發電優勢

通常情況下，分布式電源被接入到中低壓配電系統，會對配電系統的日常運行產生較大的影響。之前的配電系統的功能只是將電能分配到末端用戶，近年來，隨著科技進步，配電系統顯然已經成為了一種功率交換的媒體，其不但能對電力進行收集，還能夠將其傳送至其它地區，且對其進行科學的分配。分布式發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量比較多的話，就必定會對配電系統運行的穩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中所在的位置以及發電設備的發電能力。分布式發電系統比較特殊，因為其不和國家電網直接連接，且不通過中央配電系統來配送，也不需通過電網來加以調節，其輸電網的主要功能是連接配電系統和發電廠。對傳統的配電系統而言，其分析方式主要有狀態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，分布式發電更是愈加的受到了人們的關注。

2 分布式發電對配電系統繼電保護的影響

2.1 對故障電流的影響

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

其能夠對電路保護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揮，具體的情況如圖1所示。在圖1中，若是分布式發電加到BC 中間，就會將其分成兩段，之后若是D1部位出現了故障問題，故障點電流由分布式發電和系統自身一同供應，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D2部位發生了故障，保護動作應該由AB線路上的R1來發出，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出保護動作。但要是故障部位的電流是由分布式和系統發電一同提供的，當出現故障問題的時候，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出現錯誤動作。

2.2.3 導致相鄰電路保護動作出現失誤故障

如果出現此類情況，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處出現了故障，則其接收到的電流一般是分布式發電和配電系統一同提供的，因此該部位接受的電流會遠遠大過配電系統的供電量。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，進而改變系統保護動作的定值。一旦出現了這一類的故障，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

在配電網還未接入分布式電源時，其結構呈放射式，為單側電源，這時若自動重合閘能夠對故障線路進行快速供電，則不會對配電網產生很大的影響。相反，一旦把分布式發電接進到配電網中，當配電網出現故障的時候，就能夠自動進行跳閘，這時配電網中發生問題的位置就會和系統電源間的連接分開，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。在整個側電源進行自動重合閘中，分布式發電系統很可會出現加減速運轉的現象，側電源與電力孤島沒有辦法進行協調且統一的運行，兩者之間會出現一個相角差，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產生一個阻礙，使其無法進行正常的運轉以及操作[4]。另外，系統若是沒有了側電壓后，就算系統中還有故障點存在，還是不會對分布式發電系統造成影響，其依然能進行正常的供電。但若是自動重合閘在正常運轉，分布式發電系統所形成的電流，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。因此分布式發電會在很大程度上影響到配電網系統中的自動重合閘，相關的檢查維修人員一定要始終按照規定進行工作，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，FB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出現了故障的話，系統側電源和分支線路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，當電流持續時間過長，會損害到熔斷器是不可避免的[5]。

3 結束語

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