DG并網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施初探

王磊++楊世盛++季翠娜++葛祖郁++王志鳳

摘 要：分布式電源DG發(fā)展日新月異，滲透率不斷提高，大量DG的并網(wǎng)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)很多方面都產(chǎn)生了不同程度的影響。本文主要闡述了DG的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)，并以含有DG的一次接線圖為例，重點(diǎn)針對(duì)DG并網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行了初步分析和應(yīng)對(duì)措施研究。

關(guān)鍵詞：DG 繼電保護(hù)；影響；措施

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.分布式電源（DG）發(fā)展現(xiàn)狀

在全球經(jīng)濟(jì)化不斷發(fā)展的今天，電力對(duì)人們也越來(lái)越重要，斷電意味著嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失甚至引發(fā)重大事故災(zāi)難。許多大型企業(yè)為了滿足自身的用電需求和用電穩(wěn)定，大多擁有自己的發(fā)電設(shè)備。這些設(shè)備所發(fā)電量除了自身使用之外，還會(huì)將多余的電量進(jìn)行并網(wǎng)推送到大的發(fā)電網(wǎng)中去。

全球不可再生能源枯竭和環(huán)境污染加劇的大環(huán)境下，一些太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源豐富的地區(qū)，也相繼響應(yīng)全球節(jié)能環(huán)保的號(hào)召，紛紛成立光伏電站、風(fēng)力發(fā)電站等新能源發(fā)電站，這些新型環(huán)保式能源所發(fā)的電，除了自用之外也是需要進(jìn)行并網(wǎng)使用的。

上述這些自用或者商用的分布式電源（DG）并網(wǎng)，在給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)便利的同時(shí)，也在不斷地影響整個(gè)大的電網(wǎng)。DG的不斷接入使大電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，只有更好地了解了DG的并網(wǎng)對(duì)整個(gè)大電網(wǎng)的影響，才能更好地利用。本文主要開(kāi)展DG并網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響分析。

2.DG優(yōu)勢(shì)分析

總的來(lái)說(shuō)，DG主要具備以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

（1）提高供電可靠性。DG雖然通常是并網(wǎng)使用，但是也可以獨(dú)立供電。當(dāng)主電網(wǎng)出現(xiàn)供電故障時(shí)，可以通過(guò)DG來(lái)進(jìn)行區(qū)域供電，保證重要用戶能及時(shí)恢復(fù)供電。

（2）方便啟停。由于DG非常容易控制，可以很容易地操縱它的投切，這對(duì)于電網(wǎng)的負(fù)荷平衡是非常有利的。

（3）可以滿足特殊場(chǎng)合的用電需求。比如，臨時(shí)供電或者作為熱備用等情況。

（4）減小在傳輸過(guò)程中的網(wǎng)損。電能在傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)有損耗，傳輸距離越遠(yuǎn)，損耗越大。DG發(fā)出來(lái)的電可以就近使用，減少不必要的損耗。

3.DG并網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施

DG并網(wǎng)最常見(jiàn)的是通過(guò)110kV、35kV、10kV饋線向大電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)輸電。從大部分情況來(lái)看，110kV、10kV并網(wǎng)線路比較簡(jiǎn)單，比較復(fù)雜的則是110kV站上的35kV并網(wǎng)線。因此，小電源的接入對(duì)35kV側(cè)的影響也是最大的。

為了保障電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，電網(wǎng)中需要部署保護(hù)設(shè)備，確保電網(wǎng)故障所帶來(lái)的影響降到最低并快速恢復(fù)供電。由于小電源的接入，不可避免地會(huì)對(duì)這些保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生很大的影響。

以含有DG的一次接線圖為例，分析DG并網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響。

如圖1所示，如35kV聯(lián)絡(luò)線路（35kV母聯(lián)）的保護(hù)配置不當(dāng)，有可能導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)線路故障時(shí)不能快速地切除故障點(diǎn)，從而導(dǎo)致35kVII母產(chǎn)生連帶的故障問(wèn)題，引發(fā)故障問(wèn)題的擴(kuò)大化，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全產(chǎn)生很大的威脅。其次，線路發(fā)生故障后，線路中的安全自動(dòng)裝置發(fā)生動(dòng)作，但是DG解列裝置卻動(dòng)作遲緩，這樣會(huì)出現(xiàn)DG在沒(méi)有安全自動(dòng)裝置的保護(hù)下運(yùn)行，一旦出現(xiàn)這種情況，會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生不可預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)，這種情況通常是由于故障解列裝置和低頻減載裝置的配合不當(dāng)造成的。第三，當(dāng)110kV線路出現(xiàn)故障時(shí)，并網(wǎng)的DG不能解列，導(dǎo)致110kV線路中的備自投和重合閘不能動(dòng)作，最終引起的結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)變電站都會(huì)面臨著風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)以上設(shè)定的問(wèn)題，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)中聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障時(shí)，可以考慮在聯(lián)絡(luò)線的電廠側(cè)安裝距離保護(hù)，這樣可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線故障的快速切除。

通常情況下，聯(lián)絡(luò)線路分為有負(fù)荷和無(wú)負(fù)荷兩種情況：沒(méi)有負(fù)荷的情況比較簡(jiǎn)單，可以直接在系統(tǒng)側(cè)加裝一個(gè)方向電流保護(hù)裝置；有負(fù)荷的時(shí)候相對(duì)復(fù)雜，根據(jù)大量實(shí)際情況計(jì)算，在線路末端的靈敏度不低于1.5的情況下，能保證聯(lián)絡(luò)線路的故障快速切除而不影響其他線路。

低頻解列裝置的一般整定值則為48Hz～49Hz，時(shí)間限制一般在0.2s～0.5s；而對(duì)于低壓解列裝置的整定值范圍一般在（65～75）%Ue，動(dòng)作時(shí)間需要與站內(nèi)其他保住裝置的保護(hù)段相匹配。

在接有DG的線路中，通常還有這樣一種情況發(fā)生：線路故障跳閘之后，DG不能及時(shí)地從線路中切除掉，會(huì)出現(xiàn)DG反向給站內(nèi)負(fù)荷送電的情況。這時(shí)電網(wǎng)就會(huì)有環(huán)流的產(chǎn)生，這是電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下所不允許的。但是，在故障發(fā)生后，根據(jù)各種保護(hù)裝置的動(dòng)作情況，DG的切除時(shí)間不等，有可能會(huì)出現(xiàn)DG的發(fā)電量與站內(nèi)的負(fù)荷持平而導(dǎo)致110kV線路重合閘和備自投不能自動(dòng)動(dòng)作的情況，最終導(dǎo)致整個(gè)110kV變電站失電。

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，可以設(shè)計(jì)一條回路在電廠側(cè)，如圖2所示，2DL線路保護(hù)動(dòng)作之后，聯(lián)切并網(wǎng)到3DL中。這樣，可以在110kV限流發(fā)生故障的時(shí)候，2DL跳閘之后直接將DG切除掉，有效避免環(huán)流的產(chǎn)生。

對(duì)于110kV線路上沒(méi)有T接負(fù)荷，110kV站高壓側(cè)不接備自投的情況下，線路兩側(cè)可以考慮不接線路電壓互感器。自動(dòng)重合閘設(shè)備在這種情況下意義也會(huì)變得不大，因?yàn)橥ㄟ^(guò)備自投裝置，可以直接接入其他的供電系統(tǒng)中，保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

對(duì)于在有T接負(fù)荷的線路且高壓側(cè)安裝有備有電源自動(dòng)投切設(shè)備時(shí)，圖2中的1DL開(kāi)關(guān)可以設(shè)置為線檢無(wú)壓、母有壓延遲1s后投入重合閘，2DL開(kāi)關(guān)則在滿足檢無(wú)壓、母無(wú)壓的條件之后1s進(jìn)行重合閘。重合閘成功，可以直接恢復(fù)110kV變電站供電；重合閘失敗，則使用備自投裝置直接接入另一套供電系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)的DG已經(jīng)大量存在并在不斷高速增長(zhǎng)，滲透率越來(lái)越高。DG的應(yīng)用在給電力行業(yè)帶來(lái)巨大好處的同時(shí)，也對(duì)電網(wǎng)不斷產(chǎn)生著沖擊，供電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越趨于復(fù)雜化，DG并網(wǎng)已經(jīng)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)很多方面都產(chǎn)生了不同程度的影響。

本文從DG并網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行初步的分析和應(yīng)對(duì)措施研究，未來(lái)還有非常多的內(nèi)容和工作亟待開(kāi)展。只有不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，才能更好地發(fā)揮出DG的價(jià)值和潛能。

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