分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)的分析

潘劍虹 陳劍鋒

摘 要：隨著政府倡導的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會創(chuàng)建目標影響力不斷升級，風力發(fā)電、光伏發(fā)電等分布式電源系統(tǒng)開始大規(guī)模接入我國電網(wǎng)，配電系統(tǒng)故障后電氣特征量也因此日漸復(fù)雜化，基于此，本文簡單介紹了分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測平臺的構(gòu)成，并詳細論述了分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)，希望由此能夠為相關(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：分布式電源系統(tǒng)；繼電保護裝置；防孤島保護裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.160

0 前言

分布式電源系統(tǒng)改變了我國傳統(tǒng)的單電源輻射型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但我國配電網(wǎng)短路水平、電壓分布、無功功率、故障清除等方面也受到了較為深遠影響，分布式電源引發(fā)的繼電保護裝置誤動作問題近年來在我國各地的出現(xiàn)頻率也因此不斷提升，而為了盡可能抑制分布式電源系統(tǒng)帶來的負面影響，正是本文圍繞分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)開展具體研究的原因所在。

1 分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測平臺

1.1 模型構(gòu)建

分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測平臺的建設(shè)需要得到光伏電源系統(tǒng)物理模型、永磁直驅(qū)風機系統(tǒng)物理模型、雙饋異步風機系統(tǒng)物理模型的支持，綜合分析這類模型發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)、分布式電源均屬于分布式電源系統(tǒng)短路電流來源，而受到不同分布式電源控制策略的影響，電壓跌落后輸出電流不同情況在分布式電源系統(tǒng)中較為常見，而經(jīng)過變壓器流向故障點，則使得分布式電源系統(tǒng)相較于常規(guī)電源在短路電流特征方面具備顯著特點，深入了解這種特點便能夠為分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)的實現(xiàn)提供有力支持[1]。

1.2 平臺構(gòu)成

為實現(xiàn)分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)的高質(zhì)量應(yīng)用，近年來國內(nèi)外學界圍繞分布式電源接入帶來的繼電保護動作行為、原理影響開展了大量研究，我國電力科學研究院電力工業(yè)電氣設(shè)備質(zhì)量檢驗測試中心開展的相關(guān)研究便屬于其中典型，這類研究建設(shè)的分布式電源接入配網(wǎng)繼電保護裝置檢測平臺則為我國電力事業(yè)發(fā)展、分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)的推廣提供了有力支持。深入分析不難發(fā)現(xiàn)，該檢測平臺由風機系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、變壓器、輸電線路等物理模擬單元組成，而通過平臺中的旋轉(zhuǎn)電機型模擬分布式電源、逆變器型模擬分布式電源、外部等值電源、發(fā)電機以及各類保護裝置，即可更好滿足分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)的應(yīng)用需要。值得注意的是，結(jié)合我國分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，該檢測平臺具備靈活調(diào)節(jié)火電廠對風電連接系統(tǒng)支持的能力，這使得檢測平臺可組成不同系統(tǒng)運行方式、不同故障位置、不同容量分布式電源、不同故障類型、不同容量負荷的高質(zhì)量模擬，由此實現(xiàn)的高質(zhì)量繼電保護裝置閉環(huán)測試自然可最大化發(fā)揮分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)效用。

2 分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)

分布式電源系統(tǒng)的接入使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)短路電流方向、大小出現(xiàn)了不同程度的變化，分布式電源系統(tǒng)接入位置、DG類型也可能引發(fā)原保護系統(tǒng)的不正確動作等問題，為了避免問題出現(xiàn)，需要結(jié)合上文提及的分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測平臺，有針對性的應(yīng)用相關(guān)檢測技術(shù)。

2.1 系統(tǒng)保護裝置檢測技術(shù)

系統(tǒng)保護裝置檢測技術(shù)屬于較為典型的分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)，可較好服務(wù)于10kV～35kV電壓等級分布式電源系統(tǒng)的接入，在專線接入方式、光纖電流差動保護、“T”型線路接入方式的支持下，系統(tǒng)保護裝置檢測技術(shù)可更好發(fā)揮自身效用。一般情況下，在分布式電源系統(tǒng)的電源側(cè)與并網(wǎng)點設(shè)置兩段過流保護、零序電流保護、低/過頻率保護、低/過電壓保護可有效提升繼電保護裝置效用發(fā)揮，而逆變器類型分布式電源的繼電保護則需要考慮兩段低壓跳閘定值的設(shè)置。如逆變器具備低電壓穿越能力，該能力應(yīng)與低壓保護相結(jié)合，結(jié)合并網(wǎng)點電壓進行閉鎖輸出的控制也將為系統(tǒng)保護裝置檢測提供支持。在具體檢測中，可采用模擬不同位置、不同類型故障的形式，以此考核各級保護動作效用發(fā)揮，即可保證繼電保護裝置的正常運行與較高靈敏度，改變分布式接入容量也將為系統(tǒng)保護裝置檢測的更好開展提供支持[2]。

2.2 防孤島保護裝置檢測技術(shù)

對于同步電機、異步電機類型的分布式電源來說，二者無需設(shè)置專門的孤島保護，但為了保證繼電保護裝置的穩(wěn)定運行，線路保護與分布式電源切除時間的配合必須得到關(guān)注，非同期合閘問題也將由此得以解決。而對于變流器類型的分布式電源來說，防孤島保護裝置檢測技術(shù)的應(yīng)用必須實現(xiàn)孤島的快速監(jiān)測，由此實現(xiàn)快速斷開分布式電源與電網(wǎng)連接。值得注意的是，防孤島保護動作時間需控制在2s內(nèi)，且短于重合閘、電網(wǎng)側(cè)備自投動作所需時間。

2.3 自動重合閘及并網(wǎng)技術(shù)檢測技術(shù)

為盡可能降低分布式電源對電網(wǎng)造成的負面影響，其在發(fā)生擾動脫網(wǎng)后的并網(wǎng)必須保證自身頻率與電壓恢復(fù)到正常范圍，而對于380V電壓等級的分布式電源來說，其擾動脫網(wǎng)后的并網(wǎng)還需在恢復(fù)正常情況后進行一定延時（一般大于20s）。值得注意的是，分布式電源擾動脫網(wǎng)后的并網(wǎng)延時由電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)給定，電壓等級較高（如10kV～6kV）的分布式電源恢復(fù)并網(wǎng)還需要經(jīng)過電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的允許。

2.4 故障錄波檢測技術(shù)

故障錄波儀屬于分布式電源變電站（10kV～35kV）的重要組成，故障錄波儀具備自動記錄故障前10s到故障后60s情況的功能，由此即可為分布式電源相關(guān)故障的處理提供重要依據(jù)，分布式電源繼電保護裝置的效用最大化發(fā)揮也將獲得更有力保障。

3 結(jié)論

綜上所述，分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)具備較高推廣應(yīng)用潛力，而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的系統(tǒng)保護裝置檢測技術(shù)、防孤島保護裝置檢測技術(shù)、自動重合閘及并網(wǎng)技術(shù)檢測技術(shù)、故障錄波檢測技術(shù)，則提供了實踐價值較高的路徑建議。因此，國內(nèi)學界應(yīng)加強分布式電源故障特征、故障暫態(tài)機理的更深入研究，由此即可為我國電力事業(yè)的發(fā)展提供更有力支持。

參考文獻：

[1]夏幫強.分布式電源系統(tǒng)繼電保護裝置檢測技術(shù)初探[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（15）：211.

[2]張凱翔，張肖青.分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析[J].供用電，2017（3408）：47-51.

作者簡介：潘劍虹（1986-），男，浙江溫州人，本科，工程師，研究方向：繼電保護。