大規模分布式發電廠接入對配網保護的影響

李陸伊

摘要：因為分布式電源容量小、電壓低的特點，一般通過配電網中的變壓器直接與電力系統相連。分布式電源的并入使配電網從單電源輻射式的網絡變為雙端或多端有源網絡。原原配電網保護和重合閘的設計結構應作相應調整和改變。否則，分布式電源不能及時準確地排除電網故障，影響配電系統的穩定運行，損壞配電設備和電源。本文闡述了分布式發電的概念和特點，并重點分析了其對配電網絡保護的影響，希望可以為大規模分布式發電廠接入對配網提供理論參考依據。

關鍵詞：分布式;發電廠;配網;保護;影響

1課題研究的目的和意義

分布式發電（Distributed Generation，簡稱DG）是指不同于集中式發電，遠距離傳輸和大型互聯網的傳統發電形式。它的功率在幾十千瓦到幾十兆瓦的范圍內。它分布在負載周圍的清潔環保，經濟高效，可靠的發電方式，可提供經濟效益，如節約能源，切割高峰和低谷，延緩輸配電設備，減少線路損耗，提高電源的可靠性。

目前，我國中低壓配電網主要采用變壓器中性點不接地或經消弧線圈接地，單側電源和輻射型供電形式，且區域間繼電保護和自動化水平總體水平不高。在這種情況下，分布式電源的并網運行將影響配電網的結構和配電網中短路電流的大小，方向和分布，這將對配電網的運行和控制產生很大影響。

2分布式發電概述

分布式發電本身并不是我國早期的一種新型的小火電形式，在小型熱電工業中，用戶為了提高電力供應的可靠性而安裝自己的電源都是分布式電源。然而，DG的學術定義仍然存在爭議。CIGRE委員會（CIGRE） DG的定義為：最大容量為50-100MW，通常與配電網絡耦合，并沒有統一調度和控制發電機。根據這一定義，包含數百個大型風電場的接入傳輸系統并不是DG的一列。DG IEEE定義的小容量，系統可以在任何位置的電網發電機。許多定義DG，總體上基于兩個標準：容量和柵格電壓等級。DG的額定容量、IEEE EPRI CIGRE和其他國際組織撰寫報告的描述，但沒有共識三個，所定義的IEEE DG能力范圍的不到10兆瓦，DG能力范圍定義為幾kW-50MW EPRI之間，DG能力范圍CIGRE 50 - 100MW。DG從電網電壓水平出發，在國際上，包括大多數學者認為DG與配電系統耦合，在負載附近安裝與發電機的傳輸系統耦合。

分布式發電和配電網絡主接點，有很多優點，但對整個電力系統的影響很大。首先，分布式電源對頭發的影響，傳輸系統是對新的集中式發電廠和輸電線路的需求將減少的距離;其次，對配電系統的影響將從根本上改變配電系統，即從原來的單端供電的徑向網絡成為多端口網絡，對配電網的保護和控制和管理將變得更加復雜;再一次，分布式電力系統，電力市場將產生深遠的影響。

在當地生產和使用電力或限制在當地使用，以實現經濟、高效、可靠的發電是分布式發電的主要特點。由于負荷增長或需要額外的電力系統設施，DG延遲，以減少或避免投資于輸配電網絡;用戶可以提供部分負載，特別是在峰值負荷時，可以降低用戶的總電費，并可為用戶提供應急或備用電源，提高配電網穩定性的可靠性和安全性。分布式發電可以有效地在負載區域配置，提高配電網的穩定性，提高配電網絡的電壓和負荷功率因數，提高系統的更新速度，提高電網的可靠性和經濟性。在宏觀層面上，利用分布式發電和分布式技術，利用豐富的清潔能源和可再生能源，圍繞可持續發展戰略的實施，具有重要的現實意義。

3 DG對配電系統保護的影響

分布式配電網絡接入后，對配電網的影響可能是正的，可能是負的，取決于分布式電源的運行特性。活躍的角色主要是靈活、可靠的，包括：增加可用容量的分布式電網，硅谷已經轉變了剪報的角色;大量的分布式電源，減少了對新建大型電廠的持續需求，節省了建設電廠和輸配電設備的投資;分布式發電更接近負荷，減少電網輸電損耗;分布式發電可以用負載島來運行。當系統失效時，分布式電源繼續部分負荷供電。這可以降低功率范圍，提高可靠性。

然而，也存在以下不利影響：分布式電源負荷預測電力系統的規劃和運行的不確定性較大，難以找到最優的網絡布局方案;分布式電源改變了配電網系統單向流動特性的趨勢，使趨勢無法預測，也產生了一系列電能質量問題的可靠性，影響系統運行;故障電流級分布式電源系統的變化、持續時間和方向、沖擊保護的可靠性和安全性;未計劃的孤島系統可能是，用戶設備，維修人員傷害。

3.1 DG對配電網絡電流保護的影響

傳統配電網主要是單電源供電。徑向結構，該配電網結構簡單，投資小，維修方便。DG接入配電網將改變電網原有結構，電網將對短路電流產生影響，其分布與保護之間。當配電網接入較大容量或更小容量DG時，DG由于交通分流分支，故障電流通過保護裝置后可能會減少，從而減少了保護保護的范圍。

當相鄰線路的DG反向電流由于沒有故障而導致跳閘時，DG對配電網的接入也可能是故障。行L2包含DG。如果線路L1故障，DG提供短路電流保護斷路器QF2故障電流通過總線檢測到故障點，如果超出保護設置，則動作跳QF2，將導致電源線路L2中斷，如圖1所示。

圖1 DG對變電站電流保護的影響

DG可以在電網的短路電流水平上改善接入，但可能會減少前者的單個分支，而不是短路電流DG接入;DG的位置和容量對短路電流分布和大小的分布網絡有顯著的影響，DG的接入可能會引起饋線故障。

3.2 DG對配電網絡自動重合閘的影響

80% -90%的配電網絡部分故障是暫時的。重新應用程序提高系統的可靠性，減少維護工作量的網格具有非常重要的作用。當在徑向分布網絡結構中，在瞬態故障線路中重新重合快速恢復電力，不會對配電系統和損壞造成任何影響。接入DG的配電網，在故障后，DG仍可提供故障電流到故障點，當重合時，由于電網的原因，可能導致故障電流跳變，導致重燃點失效，導致絕緣故障，導致事故進一步擴大。DG接入也可能導致非關閉期。在配電網包括DG、DG和附近島嶼的電力負荷可能形成后，電力島很難與電網保持完全同步。在這段時間的電源供應后，當兩相的相角差可能出現在任何一個位置時，就會重新重合。

異步關閉將對電流和瞬態過電壓產生較大影響，DG單元和網絡設備有明顯的損傷。

在多階段配電線路中，一般只在饋線頭端安裝適當的重合裝置，在饋線保護裝置上的任意點發生故障時，只要有選擇的瞬時動作，線路就斷開，然后通過重合來校正。如QF1， QF2在圖2所示。

圖2 DG對重合閘前加速的影響

4 結論

分布式發電作為未來電力系統中一種高效、清潔的發電方式將得到廣泛的應用。然而，對大量分布式配電網絡的接入必然會深刻地影響流量分布網絡的大小和分布的短路電流的結構和分布網絡，給配電網的保護帶來了廣泛的影響。為了提高配電網絡的可靠性和電能質量，分析分布式發電對分布式網絡保護和行為的影響對分布式發電的推廣應用具有一定的意義。

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