分布式電源對(duì)繼電保護(hù)的影響

國(guó)網(wǎng)北京豐臺(tái)供電公司

1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與保護(hù)配置

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)很多中低壓配電網(wǎng)基本上屬于單側(cè)電源、輻射型配電網(wǎng)絡(luò)。饋線保護(hù)裝置通常來(lái)說(shuō)都位于變電站中接近母線的斷路器處，通常采取三段過(guò)電流保護(hù)的措施，即電流速斷保護(hù)作為第一段、限時(shí)電流速斷保護(hù)作為二段。過(guò)電流保護(hù)作為第三段。其中電流速斷保護(hù)一般是躲過(guò)本線路末端短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大短路電流整定，及時(shí)進(jìn)行故障切除，但是無(wú)法對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行保護(hù)；限時(shí)電流速斷通常來(lái)說(shuō)是當(dāng)線路末端位置產(chǎn)生故障之后，以其較高的靈敏度和相鄰線路瞬時(shí)電流保護(hù)共同進(jìn)行整定，可以對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行保護(hù)；而過(guò)電流保護(hù)一般按照經(jīng)過(guò)線路的最大負(fù)荷電流同時(shí)和相鄰線路過(guò)電流保護(hù)配合的原則進(jìn)行整定，可以有效保護(hù)本線路與相鄰線路的全長(zhǎng)。另外，對(duì)部分不需要相鄰線路配合的終端線路而言，電流速斷保護(hù)一般是根據(jù)本線路末端短路有足夠靈敏度的原則進(jìn)行整定，可以有效保護(hù)線路全長(zhǎng)。

2 分布式電源對(duì)繼電保護(hù)的影響

DG 接在配電網(wǎng)饋線末端的具體分析

如圖1所示，如果d1 處出現(xiàn)故障，保護(hù)1、2 都會(huì)流過(guò)分布式電源供出的電流。理想情況是保護(hù)可以把AB 線路進(jìn)行隔離，但是因?yàn)锳B 段的B 端缺少保護(hù)以及斷路器，因此僅僅可以利用BC 段的保護(hù)2 動(dòng)作來(lái)對(duì)故障進(jìn)行切除。根據(jù)保護(hù)的選擇性，保護(hù)2 必然會(huì)先于保護(hù)1 作出動(dòng)作。但是如果d2 處出現(xiàn)故障，保護(hù)1、2 都會(huì)流過(guò)系統(tǒng)供出的故障電流，此時(shí)卻要求保護(hù)1 先于保護(hù)2 作出動(dòng)作。因?yàn)閐1 與d2 發(fā)生故障之后保護(hù)1、2 流過(guò)的故障電流值基本相等，所以單端三段式電流保護(hù)不能很好滿足保護(hù)的選擇性要求。

如果d3 處出現(xiàn)故障，本應(yīng)由保護(hù)4 動(dòng)作切除，但因?yàn)榉植际诫娫吹慕尤耄Ｗo(hù)1、2、3 都會(huì)流過(guò)反向故障電流，從而導(dǎo)致保護(hù)1、2、3 出現(xiàn)誤動(dòng)作。

當(dāng)d3 出現(xiàn)故障之后，因?yàn)榉植际诫娫垂┏龅墓收想娏骱拖到y(tǒng)供出的電流疊加在一起，保護(hù)4 所承受的電流會(huì)有所增加，這就可能導(dǎo)致保護(hù)4 的范圍向后面的線路延伸，這樣一來(lái)就和保護(hù)5 失去配合，不能確保其選擇性。

圖1 某配電網(wǎng)饋線末端接有DG 示意圖

圖2 某配電網(wǎng)饋線非末端母線接有DG 示意圖

DG 接于配電網(wǎng)饋線非末端母線上的具體分析

如上圖2所示，如果系統(tǒng)內(nèi)部沒(méi)有接入分布式電源而d1 出現(xiàn)故障，途中保護(hù)3 進(jìn)行動(dòng)作可排出故障，故障位置下方并無(wú)電源，所以實(shí)際上切除的是AD 段線路；而如果我們將其接于B 上，d1 出現(xiàn)故障之后，如果僅僅是保護(hù)3作出動(dòng)作，分布式電源通常會(huì)讓線路BD 呈孤島運(yùn)行的狀態(tài)，而因?yàn)锽 和故障點(diǎn)間并未設(shè)置任何保護(hù)，所以分布式電源會(huì)一直為故障點(diǎn)提供短路電流，最后其自身所帶的保護(hù)裝置會(huì)發(fā)出動(dòng)作并退出電網(wǎng)。所以，我們僅僅可以在線路AB 接近于母線B 側(cè)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)以及方向元件，就能夠形成方向性電流保護(hù)。

如果d2 出現(xiàn)故障，分布式電源常常會(huì)對(duì)從保護(hù)2 中經(jīng)過(guò)的電流給出一個(gè)助推力量，從而會(huì)在一定程度上增加保護(hù)2 電流速斷保護(hù)的范圍，但是若這一范圍到達(dá)CD 段，必然會(huì)和保護(hù)1 失去配合，不能確保其選擇性。另外分布式電源還會(huì)在一定程度上降低保護(hù)3 經(jīng)過(guò)的短路電流，所以如果d2 出現(xiàn)故障，保護(hù)3 經(jīng)過(guò)的電流往往會(huì)比實(shí)際要低，保護(hù)范圍也會(huì)相對(duì)降低，在比較嚴(yán)重的狀況下保護(hù)3 的速斷保護(hù)是無(wú)法為下游相鄰線路提供保護(hù)的。

d3 處出現(xiàn)故障之后，因?yàn)榉植际诫娫磿?huì)提供短路電流經(jīng)過(guò)保護(hù)3，當(dāng)電流達(dá)到一定程度同時(shí)保護(hù)3 沒(méi)有裝置方向元件的情況下，則保護(hù)3 容易產(chǎn)生誤動(dòng)作。

我們從上文的分析能夠得出，分布式電源對(duì)繼電保護(hù)可能造成的影響一般來(lái)說(shuō)有下面兩個(gè)方面：一方面是分布式電源導(dǎo)致保護(hù)的靈敏度降低，如果電流保護(hù)整定根據(jù)分布式電源最大出力進(jìn)行，那么在分布式電源退出運(yùn)行之后出現(xiàn)故障，保護(hù)感受到的電流會(huì)隨著分布式電源容量的降低而逐漸減小，從而造成保護(hù)范圍的降低，靈敏度也隨之降低。另一方面是分布式電源接入之后導(dǎo)致上游保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)的現(xiàn)象。在分布式電源上游出現(xiàn)故障之后，其向故障點(diǎn)供給的短路電流非常容易導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的問(wèn)題出現(xiàn)，而相鄰線路產(chǎn)生故障之后，分布式電源提供的短路也容易導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的產(chǎn)生。

3 對(duì)策

我們?cè)谏衔闹型ㄟ^(guò)對(duì)不同位置的分布式電源接入所可能產(chǎn)生的故障情況以及故障對(duì)繼電保護(hù)的影響展開分析，將其和配電網(wǎng)原有整定值展開比較能夠得出下面幾點(diǎn)對(duì)策。

第一，當(dāng)分布式電源下游線路出現(xiàn)永久性故障之后，分布式電源提供的助增電流常常會(huì)讓下游保護(hù)的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而失去選擇性；另外還會(huì)造成分布式電源上游保護(hù)的范圍減小。因?yàn)閷?duì)不同區(qū)域電流所產(chǎn)生的影響主要是根據(jù)分布式電源容量而發(fā)生變化的，所以我們應(yīng)該考慮按照注入容量進(jìn)行整定值自適應(yīng)調(diào)整的方案。

第二，當(dāng)分布式電源上游線路出現(xiàn)永久性故障之后，理想結(jié)果是故障線路兩側(cè)均斷開從而排出故障，但因?yàn)榉植际诫娫刺峁┑碾娏鳠o(wú)法讓上游電流速斷保護(hù)瞬間進(jìn)行故障點(diǎn)的隔離。所以我們應(yīng)該在分布式電源上游各段線路兩側(cè)都設(shè)置保護(hù)裝置，同時(shí)還應(yīng)該加裝方向元件避免保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作。

第三，當(dāng)其它饋線出現(xiàn)永久性故障之后，對(duì)分布式電源所在饋線上游保護(hù)來(lái)說(shuō)，分布式電源為上游提供的故障電流常常會(huì)讓上游定時(shí)限電流速斷保護(hù)以及過(guò)電流保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)作，對(duì)于這一問(wèn)題我們應(yīng)該加裝方向元件來(lái)進(jìn)行處理。

第四，如果分布式電源接入之后對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生了較大的影響，我們應(yīng)該選擇放棄三段式電流保護(hù)配合方案，而選擇距離式保護(hù)或者高頻信號(hào)縱差保護(hù)等方案。

綜上所述，本文探討了分布式電源在兩個(gè)不同接入點(diǎn)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)可能造成的影響，提出了在不改變?cè)信潆娋W(wǎng)繼電保護(hù)裝置的前提下，降低其對(duì)繼電保護(hù)影響的幾點(diǎn)建議，從而在故障發(fā)生之后能夠幫助我們更快的排除故障。