探析分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

摘 要：分布式發(fā)電直接影響當(dāng)前的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)還影響配電網(wǎng)中短路電流的大小與方向，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前的配電網(wǎng)運(yùn)行與控制產(chǎn)生較大的影響?；诖耍疚慕Y(jié)合分布式發(fā)電的概念，以10kV配電網(wǎng)饋線保護(hù)為例，深入分析當(dāng)前分布式電源接入配電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)裝置帶來的問題，明確其產(chǎn)生的影響，為實(shí)際生產(chǎn)提供參考分析。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電；配電網(wǎng)；繼電保護(hù)

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，我國(guó)逐漸對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化建設(shè)，促使當(dāng)前的分布式發(fā)電技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。分布式發(fā)電技術(shù)自身具有良好的環(huán)保性與高效性特點(diǎn)，其系統(tǒng)的大量應(yīng)用可以改變配電網(wǎng)電源網(wǎng)絡(luò)布局，由單電源輻射變成雙電源或者多電源輻射網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而改變了配電網(wǎng)的故障電流的大小、方向及系統(tǒng)潮流，增加了配電網(wǎng)饋線保護(hù)的定值整定計(jì)算的難度，同時(shí)影響配電網(wǎng)饋線繼電保護(hù)裝置對(duì)故障的判斷。

一、分布式發(fā)電概念

當(dāng)前，我國(guó)發(fā)電與輸配電技術(shù)不斷創(chuàng)新應(yīng)用，以滿足新時(shí)期人們的需求。分布式發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)，又被人們簡(jiǎn)稱為“DG”，主要是指當(dāng)前為滿足部分特殊用戶自身的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)的小型發(fā)電機(jī)組，其自身支持當(dāng)前原有的配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前分布式發(fā)電可分為風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池發(fā)電、小水電以及燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電等。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，分布式發(fā)電自身具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，首先可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足，在意外災(zāi)害發(fā)生時(shí)繼續(xù)供電，已成為集中供電方式不可缺少的重要補(bǔ)充，可靠性較高；其次可以提高資源利用效率，降低對(duì)環(huán)境造成的污染；最后輸配電損耗很低，無需建配電站，降低建設(shè)及安裝的費(fèi)用。相對(duì)來說，分布式發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行是當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的必然，也是主要的方向，利用其自身的優(yōu)勢(shì)性能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行強(qiáng)化，但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，難免會(huì)對(duì)當(dāng)前的配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生影響。[1]

二、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及保護(hù)配置

現(xiàn)階段，當(dāng)前我國(guó)城鄉(xiāng)大多數(shù)配電系統(tǒng)主要是以放射式結(jié)構(gòu)為主，故配電網(wǎng)繼電保護(hù)也是以此為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)與保護(hù)。我國(guó)配電網(wǎng)傳統(tǒng)上的保護(hù)配置是在變電站內(nèi)斷路器保護(hù)設(shè)置為三段式電流保護(hù)、過流后加速、三相一次重合閘；主干線設(shè)置斷路器；支路上設(shè)置熔斷器。這種保護(hù)方式以電流判據(jù)為基礎(chǔ)，利用時(shí)間極差配合切除配網(wǎng)線路故障；但也有一定局限性，需要站內(nèi)斷路器保護(hù)三段式電流保護(hù)預(yù)留時(shí)間裕度給配網(wǎng)主干線的斷路器，容易出現(xiàn)保護(hù)失配而越級(jí)跳閘的情況，同時(shí)限制了主干線的斷路器的安裝數(shù)量。

隨著配電網(wǎng)供電可靠性要求的提升以及配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展，配電網(wǎng)保護(hù)配置有所優(yōu)化，主干線設(shè)置自動(dòng)化負(fù)荷開關(guān)或者斷路器；支路上設(shè)置自動(dòng)化斷路器或者熔斷器。下文將以放射式配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為例子來分析分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。

三、分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響較大，具體而言，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（一）對(duì)主饋線保護(hù)的影響

實(shí)際上，分布式發(fā)電對(duì)于當(dāng)前的三段式電流保護(hù)產(chǎn)生的影響較大，尤其是在當(dāng)前以站內(nèi)斷路器保護(hù)為配電網(wǎng)主保護(hù)的背景下，若接入分布式發(fā)電的配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，受分布式電源影響，導(dǎo)致配電網(wǎng)自身的故障電流大小與分布出現(xiàn)明顯的變化，即對(duì)電流產(chǎn)生分流或者助增情況，進(jìn)而造成保護(hù)裝置此時(shí)流過的電流可能增大也可能降低，直接對(duì)其保護(hù)的范圍與靈敏度造成影響，最終導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置各部分組成之間的配合出現(xiàn)問題。當(dāng)前分布式發(fā)電對(duì)于配電網(wǎng)主饋線三段式電流保護(hù)產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：

首先，降低本饋線自身部分靈敏度，甚至嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致其發(fā)生拒動(dòng)，例如，在下圖中，如果DG1未接入而在BC段接入DG2，當(dāng)在k2發(fā)生故障時(shí)，按照當(dāng)前的繼電保護(hù)的選擇性原則應(yīng)由R2動(dòng)作進(jìn)行切除故障。而實(shí)際上故障點(diǎn)k2的故障電流由DG2與系統(tǒng)側(cè)電源共同提供，并且大于接入DG2前的故障電流。同時(shí)由于DG2的分流作用，導(dǎo)致R2感受到的故障電流減小，直接影響保護(hù)R2的靈敏性。如果在k3點(diǎn)發(fā)生故障，則R3感受到的故障電流和故障k3的故障電流相等，都是由系統(tǒng)側(cè)電源和DG2共同提供，這個(gè)電流比DG2接入前更大，促使保護(hù)R3的靈敏性增加。[2]例如，下圖是案例的配電網(wǎng)分析圖，如下圖所示。

其次，導(dǎo)致本饋線保護(hù)誤動(dòng)作，分布式發(fā)電在接入過程中，其接入的位置對(duì)其產(chǎn)生的影響較為直接。例如，依舊以上圖為例，圖中母線A與DG1之間為雙側(cè)電源供電，而DG1下游部分為單側(cè)電源供電。當(dāng)BC段任意點(diǎn)k1發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)R3將感受到由DG1流至k1點(diǎn)的反向故障電流。同時(shí)由于其未能建立良好的電流方向判斷元件，當(dāng)前其接入點(diǎn)電流量足夠大時(shí)，將導(dǎo)致其反向故障電流可能超過電流速斷保護(hù)的整定值，造成一定的影響。[3]

（二）對(duì)分支線路保護(hù)電流產(chǎn)生的影響

目前而言，支路上的保護(hù)設(shè)置自動(dòng)化斷路器或者熔斷器。對(duì)于分支線路設(shè)置為自動(dòng)化斷路器時(shí)，因配置為兩段式電流保護(hù)，和分布式發(fā)電對(duì)主饋線保護(hù)的影響是一致的。熔斷器保護(hù)是當(dāng)前我國(guó)配電網(wǎng)常見的保護(hù)形式，常設(shè)置與配電網(wǎng)分支線路，利用熔斷器自身的性質(zhì)，即在分支線出現(xiàn)不被允許的大電流時(shí)，通過熔斷器電流過大而產(chǎn)生大量的熱量造成熔絲斷裂，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障線路進(jìn)行切除，達(dá)到保護(hù)的目的。

（三）對(duì)自動(dòng)重合閘產(chǎn)生的影響

在當(dāng)前的分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)前，配電網(wǎng)為單側(cè)電源放射式結(jié)構(gòu)，自動(dòng)重合閘在進(jìn)行恢復(fù)瞬時(shí)故障線路供電時(shí)，不會(huì)對(duì)當(dāng)配電網(wǎng)產(chǎn)生影響。但分布式發(fā)電接入后，自動(dòng)重合閘將對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重的威脅。

四、結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)前背景下，分布式發(fā)電自身具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在電力系統(tǒng)中具有廣闊的發(fā)展前景，以滿足時(shí)代發(fā)展的需求。但實(shí)際上，分布式發(fā)電的引入將直接影響當(dāng)前的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及配電網(wǎng)的電流流向與大小，影響電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，應(yīng)合理對(duì)分布式發(fā)電造成的影響進(jìn)行分析，適當(dāng)調(diào)整配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，供電可靠性，滿足當(dāng)前需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧曉巖，王明彤，湯繼芹.淺談當(dāng)前分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化的影響[J].湖南電力企業(yè)，2014，30（07）：136-137.

[2]吳曉松，梁鳳霞，梁謝俊.基于新時(shí)代背景的分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化的影響[J].中國(guó)電網(wǎng)，2017，36（04）：48-50.

[3]張超，計(jì)建仁，夏翔，甘德強(qiáng).分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化的影響[J].華東電力，2016（09）：23-26.

作者簡(jiǎn)介：劉澤華（1989-），男，廣東翁源人，本科，助理工程師，專業(yè)方向：繼電保護(hù)及自動(dòng)化。