分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力能源的使用也越來(lái)越大，電力系統(tǒng)供電的安全性、可靠性也極其重要，通過(guò)引用分布式電源能夠提高配電網(wǎng)線路運(yùn)行的可靠性，然而，在使用的過(guò)程中會(huì)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)帶來(lái)一定的影響。文章主要對(duì)分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)帶來(lái)的影響以及解決措施進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：分布式電源；繼電保護(hù)；配電網(wǎng)

前言

分布式電源具有規(guī)模小、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、靈活度高等特點(diǎn)，在配電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用，雖然該技術(shù)起步較晚，但是發(fā)展卻極快，尤其是在配電網(wǎng)工程不斷發(fā)展的情況下，分布式電源已經(jīng)成為配電網(wǎng)中不可缺少的重要組成部分。當(dāng)然，在接入電網(wǎng)的過(guò)程中還需要考慮多種影響因素，針對(duì)不同的電網(wǎng)區(qū)域不僅要引入分布式電源，同時(shí)也要配有相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備這樣才能起到對(duì)電網(wǎng)更好的保護(hù)作用。

1 分布式電源的概述

分布式電源這個(gè)概念在20世紀(jì)70年代美國(guó)提出的，主要是通過(guò)分散的方式將電源布置在用電用戶的附近，而且，都是一種小型模塊式的獨(dú)立電源，對(duì)環(huán)境有著較好的兼容性。從目前的配電網(wǎng)的發(fā)展來(lái)看，分布式電源還未能得到廣泛的應(yīng)用，因?yàn)閺哪硞€(gè)角度來(lái)分析，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。例如，在風(fēng)場(chǎng)中的分布式電源應(yīng)用，具體如下（如圖1所示）。

圖1 風(fēng)場(chǎng)的分布式電源的應(yīng)用

2 配電網(wǎng)繼電保護(hù)的基本要求

配電網(wǎng)是為人們提供電能使用的主要輸送途徑，運(yùn)行的過(guò)程中也會(huì)受環(huán)境、自身以及設(shè)備等方面的影響而發(fā)生故障或運(yùn)行異常。如果發(fā)生故障的話，那么電力系統(tǒng)的故障電流會(huì)過(guò)大，對(duì)一些設(shè)備以及線路都造成極大的影響，不僅影響了正常的供電工作，故障甚至進(jìn)一步擴(kuò)大化，造成電壓崩潰、系統(tǒng)震蕩等嚴(yán)重事故；如果繼電保護(hù)出現(xiàn)運(yùn)行異常的話，那么對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)電氣元件可能會(huì)造成一定的危害，當(dāng)然，在這種情況下并沒(méi)有發(fā)生配電網(wǎng)故障運(yùn)行，如，配電網(wǎng)的過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、系統(tǒng)震蕩等，繼電保護(hù)的工作異常將已經(jīng)發(fā)生的配電網(wǎng)故障認(rèn)為是無(wú)故障運(yùn)行，如果不能及時(shí)對(duì)其采取有效措施的話，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性都會(huì)造成嚴(yán)重的影響[1]。因此，必須要保證配電網(wǎng)中采用繼電保護(hù)裝置，而且要保證繼電保護(hù)裝置能夠正常運(yùn)行，這樣才能對(duì)配電網(wǎng)起到一定的保護(hù)作用，才能保證配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性。

3 分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析

3.1 繼電保護(hù)的拒動(dòng)、誤動(dòng)

正常來(lái)說(shuō)電力系統(tǒng)中的潮流是單向的，也就是說(shuō)，如果系統(tǒng)發(fā)生故障的話，那么故障電流是從配電網(wǎng)的系統(tǒng)電源側(cè)流向配電網(wǎng)線路的故障發(fā)生點(diǎn)，在這種情況下對(duì)故障電流存在影響的主要是線路的阻抗。如果將分布式電源接入電力系統(tǒng)之后的話，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)引入一些額外的線路故障電流源，這樣電路上就會(huì)存在著雙向的故障電流，在使用分布式電源向著線路的故障點(diǎn)處注入短路電流的話，那么主饋線上的繼電保護(hù)裝置所檢測(cè)到的線路故障電流值也會(huì)隨之減少，而在這種情況下對(duì)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作靈敏度會(huì)造成嚴(yán)重的影響，使之出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)的現(xiàn)象，不能有效的對(duì)配電網(wǎng)起到保護(hù)的效果[2]。

3.2 電力系統(tǒng)潮流非單向性

配電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)是由一個(gè)單電源網(wǎng)絡(luò)組成的，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是呈輻射狀，其方向是由電力系統(tǒng)側(cè)流向負(fù)荷側(cè)，而要將分布式電源連接到配電網(wǎng)系統(tǒng)中的話，就會(huì)將變電系統(tǒng)的的電源變成一個(gè)多電源網(wǎng)絡(luò)，在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，一旦系統(tǒng)供需出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生反向的潮流現(xiàn)象，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的電網(wǎng)繼電保護(hù)的話，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)造成極大的影響，也就是說(shuō)，如果要將分布式電源接入配電網(wǎng)系統(tǒng)中，對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的要求也會(huì)更高。另外，如果電力系統(tǒng)的總供需平衡的話，可再生能源的間歇性特點(diǎn)對(duì)地域性、周邊氣候環(huán)境有著較強(qiáng)的依賴性[3]。因此，它的出力很難對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，而在這種情況下，配電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流正向時(shí)由可能出現(xiàn)反向的現(xiàn)象，對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的判斷產(chǎn)生影響。

3.3 對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全造成影響

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)一種輻射狀的單電源供電系統(tǒng)，如果電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障電流或單向潮流的話，原有的繼電保護(hù)裝置將會(huì)及時(shí)、快速、有效的清除電流故障，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性有著極大的保障，然而，在接入分布式電源之后，電力系統(tǒng)中的電路結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生形式上的變化，也會(huì)對(duì)原有的繼電保護(hù)系統(tǒng)的安全性造成一定的影響[4]。另外，引入分布式電源的話，對(duì)電力系統(tǒng)也會(huì)造成一定的安全影響，例如，對(duì)設(shè)備造成的損壞，分布式電源會(huì)導(dǎo)致大量的故障電流出現(xiàn)，一旦超出了電網(wǎng)設(shè)備額定短路電流值的話，那么，就會(huì)造成電力設(shè)備出現(xiàn)安全問(wèn)題。

4 分布式電源應(yīng)用到配電網(wǎng)中的幾點(diǎn)改進(jìn)措施

4.1 加裝故障限流器

從上述提到的分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響中得知，一旦線路發(fā)生短路故障的話，電流增大對(duì)外會(huì)呈現(xiàn)出高阻抗，為了避免這類現(xiàn)象可以在配電網(wǎng)線路上加裝故障限流器，能夠減少電路上的故障電流，可以有效解決這類問(wèn)題，當(dāng)然，可以根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行情況也可以適當(dāng)?shù)倪x擇采用超導(dǎo)型的故障限流器。

4.2 加裝方向性元件以及斷路器

如果線路上接入分布式電源的話，在發(fā)生故障的情況下，潮流方向會(huì)產(chǎn)生反向，對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的功能產(chǎn)生一定的影響。對(duì)此，可以采用方向性元件，在線路接入分布式電源位置的上游兩側(cè)實(shí)施安裝，同時(shí)，在保護(hù)的對(duì)側(cè)也可以加裝斷路器，這樣對(duì)故障電路會(huì)進(jìn)行更好地控制，而且，會(huì)根據(jù)實(shí)際的故障情況進(jìn)行重合閘的操作，提高配電線路繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作的靈敏度?？梢詫?duì)配電線路段兩端注入功率的方向進(jìn)行判別，如果是一正一負(fù)的話，那么說(shuō)明本線路區(qū)域存在故障[5-6]。另外，對(duì)于分布式電源下游的配網(wǎng)線路來(lái)說(shuō)，可以將分布式電源轉(zhuǎn)換成為線路的輔助增電源，并對(duì)每段線路的保護(hù)進(jìn)行整定，將原有的三段式配網(wǎng)線路電流保護(hù)保留，這樣能夠有效地規(guī)避分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)帶來(lái)的影響。

4.3 加裝其他保護(hù)措施

配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性極其重要，一旦發(fā)生配電網(wǎng)故障也會(huì)對(duì)配網(wǎng)的正常運(yùn)行造成影響，雖然繼電保護(hù)裝置是保護(hù)電網(wǎng)正常運(yùn)行的重要手段，但是，在分布式電源的引入之后，還依舊有很多無(wú)法預(yù)料的故障，對(duì)此，要在配電網(wǎng)中加入其它保護(hù)裝置，一方面避免分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)帶來(lái)的影響，可以保證繼電保護(hù)的正常運(yùn)行，另一方面通過(guò)其他保護(hù)措施的應(yīng)用，進(jìn)一步提高配電網(wǎng)繼電保護(hù)的可靠性。通過(guò)在配電網(wǎng)線路上加裝電氣量作為度量單位的保護(hù)，如，方向比較式的眾聯(lián)保護(hù)，主要是通過(guò)輸電線路兩端功率相同方向或相反方向的特征來(lái)對(duì)配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)、區(qū)域外的故障進(jìn)行判斷分析。這樣可以進(jìn)一步提高配電網(wǎng)安全、可靠的運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明分布式電源在使用的過(guò)程中，能源利用率極高，而且，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響也極小，能夠有效地提高能源供應(yīng)的可靠性以及經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，分布式電源作為配電網(wǎng)中的新型供電模式，在未來(lái)的發(fā)展中也是電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種電源供電模式，通過(guò)文章對(duì)分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析，也針對(duì)各類影響因素提出了解決方案。

參考文獻(xiàn)

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