探討改進(jìn)分布式電源的繼電保護(hù)配置

摘????要：近年來，風(fēng)電和光伏等分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，對配電網(wǎng)的繼電保護(hù)造成嚴(yán)重影響，其所應(yīng)有的繼電保護(hù)也被人們重視起來。本文主要介紹對于分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，進(jìn)而提出含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：分布式電源;?繼電保護(hù);?繼電保護(hù)配置

0 引言

分布式電源一般是利用風(fēng)能、太陽能等綠色清潔能源發(fā)電，因低碳環(huán)保得到政策支持，其容量和投資小，發(fā)展快。分布式電源一般就近在用戶端進(jìn)行布置，具有不少優(yōu)勢：能降低線損，能源可利用效率高;為電網(wǎng)末端提供電壓支持，提高電能質(zhì)量;電網(wǎng)故障時(shí)，部分配電網(wǎng)利用微網(wǎng)運(yùn)行來給重要負(fù)荷供電，提高了系統(tǒng)供電的可靠性。但是，常規(guī)配電網(wǎng)是單電源的放射狀鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，正常運(yùn)行時(shí)的潮流和故障電流方向單一，分布式電源接入后，配網(wǎng)的潮流可能會雙向流動，短路時(shí)短路電流分布將發(fā)生變化，另外，可再生能源具有不確定性，這些都會導(dǎo)致配電網(wǎng)出現(xiàn)繼電保護(hù)誤動或拒動等問題，甚至?xí)绊懙脚潆娋W(wǎng)的安全運(yùn)行。隨著分布式電源接入規(guī)模的擴(kuò)大，有必要分析其對配電網(wǎng)的繼電保護(hù)及自動化裝置的影響，確保配電系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定地向用戶供電。

1 分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

1.1 分布式電源對變電站繼電保護(hù)的影響分析

將分布式電源接入電網(wǎng)， 完成了從單端電源到多端電源的轉(zhuǎn)換， 但電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置會難以實(shí)現(xiàn)它的選擇性， 110 kV變電站的主要繼電保護(hù)配置分別是變壓器與電容器保護(hù)、線路保護(hù)和備自投裝置。繼電保護(hù)的方向性對于過流保護(hù)、低壓保護(hù)和不平衡電壓保護(hù)等電容器保護(hù)不產(chǎn)生影響， 因此電容器保護(hù)配置是不受分布式電源接入的影響的。本章所針對的問題是10 kV與110 kV系統(tǒng)的電壓等級的分析， 在研究主變壓器的保護(hù)、備自投裝置和兩個電壓等級系統(tǒng)的傳統(tǒng)繼電保護(hù)配置的同時(shí)。

1.2 110 kV線路保護(hù)配置方式

在配電網(wǎng)中， 110 kV的變電站是其一不可忽視的關(guān)鍵， 它是配電網(wǎng)與主網(wǎng)連接的橋梁。分布式電源尚未接入電網(wǎng)時(shí)， 110 kV變電站是作為純負(fù)荷工作的變電站運(yùn)行的。110 kV變電站側(cè)通常不對110 kV線路進(jìn)行線路保護(hù)， 僅在電源側(cè)配置零序電流保護(hù)及距離保護(hù)。即使110 kV變電站側(cè)沒有對110 kV的線路配置線路保護(hù)， 然而其線路間隔的智能組件將會進(jìn)行相對完整的配備。

1.3 分布式電源對110k V線路保護(hù)常規(guī)配置的影響分析

配電網(wǎng)是單電源、放射式結(jié)構(gòu)， 接入分布式電源后改變了這一現(xiàn)狀并使潮流呈現(xiàn)多樣化。110 kV進(jìn)線分別接110kV的母線， 經(jīng)過#1主變壓器和#2主變壓器， 帶動兩條10 kV母線， 在變電站的終端， 每兩條10 kV線路接一段母線。當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)， 在電源側(cè)配置的零序電流保護(hù)和距離保護(hù)將會發(fā)揮作用， 電源側(cè)的2號斷路器不變， 在1秒的延遲后， U kV電源側(cè)架空線路故障清除后， 在短時(shí)間內(nèi)閉合斷路器， 如果線路的故障是瞬時(shí)的， 重合閘動作便會成功。若分布式電源與110 kV變電站10 kV的線路系統(tǒng)相連， 此時(shí)的純負(fù)荷變電站就變成了多電源110 kV變電站。由于分布式電源接入10 kV線路系統(tǒng)， 在1秒延遲后， 電源側(cè)進(jìn)行重合動作， 分布式電源電壓與線路側(cè)的相位無法判斷， 此時(shí)會出現(xiàn)的問題在于兩個電源側(cè)的重合閘時(shí)間有可能不同。

綜合以上描述， 分布式電源的接入對110 kV線路所造成的影響在于， 線路達(dá)到重合閘動作條件時(shí)， 電源側(cè)重合閘時(shí)間不一致的問題。

1.4 分布式電源對變壓器保護(hù)的影響

110 kV變電站會為主變壓器配置電氣量和非電氣量保護(hù)。差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)， 按循環(huán)電流原理， 比較變壓器兩側(cè)電流的矢量差來判定是否進(jìn)行繼電保護(hù)。非電氣量保護(hù)判斷的根據(jù)不是電量， 因此不影響分布式電源的保護(hù)。主變壓器會配置零序電壓保護(hù)， 在110 kV的母線上安裝電壓互感器可以為其提供是否進(jìn)行保護(hù)動作的根據(jù)， 雙端式電源會對零序電壓分布產(chǎn)生影響， 因此主要分析了零序電壓保護(hù)對主變壓器的作用。

1.5 分布式電源對備自投裝置的影響

就10 kV線路系統(tǒng)的單母線分段接線來看， 10 kV備自投裝置通常被作為110 kV變電站的保護(hù)配置， 線路L1為帶電工作狀態(tài)， 線路L2為熱備用狀態(tài)， 10 kV母線1和2上都有電壓存在。如果斷路器QF1與斷路器QF3都在合閘狀態(tài)， 斷路器QF2在開閘狀態(tài)， 此時(shí)斷路器QF1、QF2、QF3所處的位置滿足備自投裝置的充電條件， 一定時(shí)間的延遲后， 備自投裝置將會完成充電。如果線路L1出現(xiàn)線路故障或者因?yàn)槠渌蛩財(cái)嚅_， 10 kV母線、Ⅱ上均無電壓。裝置的動作規(guī)律在于如果判斷線路L2上有電壓存在， 裝在L1線路上的電流互感器未能檢測到電流， 備自投裝置達(dá)到動作條件， 跳出QF1， QF2處于關(guān)閉狀態(tài)， 能自動使線路L2開始工作。

2 含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)的改進(jìn)措施

分布式電源的接入使配電網(wǎng)的潮流由單向流動變成雙向流動，而傳統(tǒng)的三段式保護(hù)已經(jīng)不適應(yīng)配電網(wǎng)的發(fā)展需要。為了提高配網(wǎng)的可靠性和供電質(zhì)量，需要對傳統(tǒng)的繼電保護(hù)配置進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，為實(shí)際配電網(wǎng)的繼電保護(hù)及自動化配置提供參考。

（1）分布式電源接入配電網(wǎng)后，原來的單輻射網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變成雙電源或者多電源網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)分布式電源容量相對較大，提供短路電流較大時(shí)，為了防止繼電保護(hù)裝置因反方向的電流而產(chǎn)生誤動，可以考慮在保護(hù)裝置加裝方向元件。同時(shí)還要綜合考慮成本因素。

（2）當(dāng)分布式光伏接入后，整定時(shí)考慮其助增和分流影響，需要對分布式光伏所在饋線的相鄰饋線以及上游饋線保護(hù)定值進(jìn)行調(diào)整，這樣才能保證對系統(tǒng)可靠的動作。

（3）分布式電源接入配網(wǎng)后，配網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)電源和分布式電源被斷路器切除后，兩側(cè)可能出現(xiàn)一個相角差，當(dāng)差值達(dá)到一定的界限后，自動重合閘會造成強(qiáng)大的沖擊電壓或者電流，破壞重合閘的運(yùn)行狀態(tài)。為此，如果在分布式電源側(cè)配置重合閘功能，重合閘裝置需要配置檢同期功能，保證重合閘成功率。

（4）對于規(guī)模很大的分布式電源，并網(wǎng)電壓等級高、容量大，考慮線路速動保護(hù)來提高保護(hù)性能，采用縱聯(lián)保護(hù)作為主保護(hù)。不僅可以改善本線路保護(hù)性能，而且能改善整個電網(wǎng)保護(hù)性能。

3 結(jié)語

分布式電源大規(guī)模發(fā)展對附近配電網(wǎng)帶來影響，接入的配網(wǎng)運(yùn)行方式、短路電流分布也發(fā)生變化，導(dǎo)致配電網(wǎng)出現(xiàn)繼電保護(hù)誤動或拒動、重合閘失敗等，本文結(jié)合案例探討實(shí)際配電網(wǎng)中光伏電站的繼電保護(hù)配置改進(jìn)方案，保障配電系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。

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作者信息：楊婷婷，國網(wǎng)福建省電力有限公司安溪縣供電公司，工程師

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