分布式電源并網(wǎng)后保護(hù)配置與管理探討

王　浩，沈　倩，李曉琦，李　廣，張金堂

（1.國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司，濟南　250001；2.華能沾化電廠，山東　濱州　256800）

·經(jīng)驗交流·

分布式電源并網(wǎng)后保護(hù)配置與管理探討

王浩1，沈倩1，李曉琦1，李廣1，張金堂2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司，濟南250001；2.華能沾化電廠，山東濱州256800）

針對當(dāng)前分布式電源項目密集并網(wǎng)且容量日益增多的形勢，分析分布式電源并網(wǎng)后對電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，從技術(shù)和管理的角度提出應(yīng)對措施。重點介紹了地區(qū)分布式電源接入系統(tǒng)方案設(shè)計審查階段應(yīng)采取的技術(shù)要點，簡要介紹濟南地調(diào)對分布式電源并網(wǎng)管理的相關(guān)職責(zé)。

分布式電源；繼電保護(hù)；設(shè)計審查

0　引言

近年來，國家相關(guān)部門及國家電網(wǎng)公司紛紛出臺政策鼓勵分布式電源的接入［1-3］。分布式電源包括太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、資源綜合利用發(fā)電（含煤礦瓦斯發(fā)電）等。

分布式電源發(fā)展的總體形勢是不僅僅體現(xiàn)在數(shù)量越來越多，更主要的是并網(wǎng)容量越來越大、并網(wǎng)電壓等級越來越高、發(fā)電形式也越來越多樣化。這就給分布式電源并網(wǎng)涉網(wǎng)保護(hù)的配置和整定帶來新挑戰(zhàn)。

1　分布式電源接入對繼電保護(hù)的影響

分布式電源中，資源綜合利用發(fā)電等常規(guī)電源對電網(wǎng)影響較小，而光伏發(fā)電、風(fēng)電等新能源由于具有間歇性、波動性等特點，對配電網(wǎng)一、二次設(shè)備的運行產(chǎn)生一定影響。

分布式電源接入配電網(wǎng)會改變其附近節(jié)點的短路容量。在發(fā)生短路故障時，流過配電網(wǎng)的短路電流有較大的改變，這種改變不僅僅是數(shù)值上的改變，在某些情況下，短路電流的方向也可能發(fā)生變化，從而影響配電網(wǎng)原有的繼電保護(hù)，使保護(hù)裝置出現(xiàn)拒動、誤動等問題。在分布式電源規(guī)模較小時，該影響并不明顯，但隨著某一供電區(qū)域內(nèi)分布式電源多點大量接入時，上述負(fù)面影響將愈加顯著。

隨著分布式電源的大量接入，配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將由輻射性的單端電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡p端電源，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫春拓?fù)荷共存的復(fù)雜拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得原有單端電源的饋線保護(hù)受到嚴(yán)重影響。分布式電源接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1）電流保護(hù)。目前，大多數(shù)配電系統(tǒng)（特別是農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)）都是輻射狀的，當(dāng)接入分布式電源時，這種輻射網(wǎng)方式和潮流方向均會改變，使得保護(hù)裝置的保護(hù)范圍發(fā)生變化，影響繼電保護(hù)的選擇性和靈敏性。

如圖1所示，分布式電源接入10 kV配電線路后，并網(wǎng)線路（L2）相鄰10 kV母線的短路容量增大。在相同系統(tǒng)方式的情況下，當(dāng)其他10 kV線路（L1）用戶低壓側(cè)（D1點）發(fā)生故障時，流經(jīng)故障線路電源側(cè)保護(hù)（1DL）的短路電流增大，致使原保護(hù)定值（如速斷定值，按照躲用戶低壓側(cè)故障的最大短路電流整定）可能無法滿足選擇要求。為糾正這種無選擇性動作行為，必須重新調(diào)整電源側(cè)保護(hù)（1DL）的定值。

圖1　包含分布式電源的配網(wǎng)示意

2）瞬時重合閘。目前10 kV饋線架空線路或電纜架空混合線路普遍采用自動重合閘，重合方式采用不檢定方式。分布式電源接入配電網(wǎng)后，線路發(fā)生瞬時性故障時，如分布式電源沒有快速脫離線路，而是繼續(xù)向故障點輸送電流，將會導(dǎo)致故障點電弧持續(xù)燃燒，最終導(dǎo)致自動重合閘失敗。甚至還會導(dǎo)致發(fā)電機定子接地保護(hù)誤動作。

3）零序電壓。多個分布式電源接入配電網(wǎng)可能會產(chǎn)生諧振，諧振會引起線路零序電壓產(chǎn)生高幅值分量或者母線PT的開口三角繞組出現(xiàn)較高電壓，出現(xiàn)虛幻接地現(xiàn)象，造成小電流接地選線裝置出現(xiàn)不正確的接地指示。

2　分布式電源接入系統(tǒng)方案設(shè)計審查技術(shù)要點

2.1一般性規(guī)定

分布式光伏送出線路的繼電保護(hù)不要求雙重配置，可不配置光纖縱差保護(hù)。

10 kV及以下接入用戶側(cè)光伏項目，不要求具備低電壓穿越能力。

分布式電源的接地方式應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)的接地方式相適應(yīng)，并應(yīng)滿足人身設(shè)備安全和保護(hù)配合的要求。

繼電保護(hù)和安全自動裝置應(yīng)為通過行業(yè)或國家級檢測機構(gòu)檢測合格的產(chǎn)品。

逆變器型分布式電源應(yīng)具備快速檢測孤島且斷開與電網(wǎng)連接的能力。防孤島保護(hù)動作時間應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)備自投、重合閘動作時間配合，應(yīng)符合GB/T 19939、 GB/T 20046中相關(guān)規(guī)定。

分布式電源切除時間應(yīng)滿足線路保護(hù)、重合閘、備自投等配合要求，以避免非同期合閘。

2.2配電線路保護(hù)配置

分布式電網(wǎng)接入系統(tǒng)分為4類［4］，即經(jīng)專線接入10（6）～35 kV配電網(wǎng)、T接接入10（6）～35 kV配電網(wǎng)、經(jīng)開關(guān)站（配電室、箱變）接入10（6）～35 kV配電網(wǎng)、經(jīng)專線或T接接入380 V配電網(wǎng)。下面按照Q/GDW 11198相關(guān)規(guī)定，詳細(xì)說明各類分布式接入系統(tǒng)方式下配電線路保護(hù)相關(guān)配置。

1）分布式電源經(jīng)專線接入10～35 kV配電網(wǎng)。該方式下典型接線如圖2所示。

圖2　分布式電源經(jīng)專線接入10～35 kV系統(tǒng)典型接線

用戶高壓總進(jìn)線斷路器（圖2中2DL）處應(yīng)配置階段式（方向）過電流保護(hù)、故障解列，若系統(tǒng)要求配置全線速動保護(hù)時，可配置光纖縱聯(lián)差動保護(hù)。

用戶高壓母線的分布式電源饋線斷路器 （圖2 中 3DL）處可配置階段式（方向）過電流保護(hù)、重合閘。

2DL和3DL處配置的保護(hù)均動作于跳3DL斷路器；有多條分布式電源線路時，同時跳各個分布式電源饋線開關(guān)。

以往的標(biāo)準(zhǔn)文件中對2DL的保護(hù)均無特別說明，此處為文獻(xiàn)［4］中的新規(guī)定，顯然，對2DL的保護(hù)采用了與常規(guī)小發(fā)電并網(wǎng)線路電廠側(cè)開關(guān)類似的保護(hù)，應(yīng)予以特別重視。

2）分布式電源T接接入10～35 kV配電網(wǎng)。

該方式下典型接線如圖3所示。

圖3　分布式電源T接接入10～35 kV系統(tǒng)典型接線

用戶高壓總進(jìn)線開關(guān)（圖3中2DL）處可配置階段式（方向）過電流保護(hù)、故障解列。

用戶高壓母線的分布式電源饋線斷路器 （圖3 中3DL）處可配置階段式（方向）過電流保護(hù)、重合閘。

2DL處配置的保護(hù)動作于跳本斷路器。故障解列動作于跳3DL；有多條分布式電源線路時，同時跳各個分布式電源饋線斷路器。

3DL處配置的保護(hù)動作于跳本斷路器。

3）分布式電源經(jīng)開關(guān)站接入10～35 kV配電網(wǎng)。

該方式下典型接線如圖4所示。

用戶高壓總進(jìn)線開關(guān)（圖4中3DL）處應(yīng)配置階段式（方向）過電流保護(hù)、故障解列。

用戶高壓母線的分布式電源饋線斷路器 （圖4 中4DL）可配置階段式（方向）過電流保護(hù)、重合閘。

3DL處配置的過電流保護(hù)正方向指向線路時，動作于跳4DL；反之，則動作于跳3DL斷路器。

3DL處配置的故障解列動作于跳4DL。

4DL處配置的保護(hù)均動作于跳本斷路器。

分布式電源經(jīng)專線或T接接入380 V配電網(wǎng)的繼電保護(hù)配置相對簡單，注意事項較少，在方案審查時很少遇到問題，此處予以省略。

圖4　分布式電源經(jīng)開關(guān)站接入10～35 kV系統(tǒng)典型接線

2.3重合閘的配置

在文獻(xiàn)［4］中，分布式電源的重合閘規(guī)定調(diào)整為：分布式電源專線方式接入時，聯(lián)絡(luò)線配網(wǎng)側(cè)宜配置重合閘；公共電網(wǎng)方式接入時，公用變電站饋線斷路器處應(yīng)配置重合閘。宜采用檢無壓重合，不具備條件時重合閘停用。重合閘的電壓、時間等整定原則宜按DL/T 584—2007《3～110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運行整定規(guī)程》執(zhí)行。要求分布式電源并、離網(wǎng)控制時間應(yīng)與系統(tǒng)側(cè)重合閘時間配合，需考慮分布式電源在重合閘時可能未與系統(tǒng)斷開，分布式電源能經(jīng)受重合閘沖擊而不損壞，應(yīng)具有電網(wǎng)故障及恢復(fù)過程中的自保護(hù)能力。對于需停用線路電源側(cè)重合閘的情形，可以采取用戶認(rèn)可的方式，即由電網(wǎng)的用戶管理單位（如營銷部）與用戶有效溝通并由用戶出具認(rèn)可文件。

2.4分布式并網(wǎng)涉網(wǎng)保護(hù)的校核與備案

分布式電源歸屬者應(yīng)根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程、電網(wǎng)運行情況及設(shè)備技術(shù)條件，校核涉網(wǎng)保護(hù)定值，并根據(jù)調(diào)度部門的要求，做好對所轄設(shè)備的整定值校核工作。當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路參數(shù)和短路電流水平發(fā)生變化時，應(yīng)及時校核相關(guān)涉網(wǎng)保護(hù)的配置和整定，避免發(fā)生保護(hù)不正確動作。

接入10～35 kV配電網(wǎng)的分布式電源涉網(wǎng)保護(hù)定值應(yīng)在調(diào)度部門備案，備案包括并網(wǎng)點開斷設(shè)備技術(shù)參數(shù)、保護(hù)功能配置、故障解列定值、逆變器防孤島保護(hù)定值、階段式過電流保護(hù)定值、重合閘相關(guān)定值。

3　地區(qū)調(diào)控中心對分布式電源的管理職責(zé)

2014年6月，國網(wǎng)山東省電力公司濟南供電公司（以下簡稱公司）制定了《國網(wǎng)濟南電網(wǎng)分布式光伏調(diào)度管理規(guī)定（試行）》，并于2014年12月5日實施。該規(guī)定從地縣一體化運作的角度，對濟南地、縣調(diào)等職能部門調(diào)度管理工作進(jìn)行了規(guī)范。

公司調(diào)控中心（以下簡稱地調(diào)）辦理與35 kV、10 kV項目業(yè)主并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議的簽訂工作，組織相關(guān)部門開展35 kV、10 kV項目并網(wǎng)正式驗收及調(diào)度運行管理，參與35 kV、10 kV接入系統(tǒng)工程設(shè)計項目審查。

公司營銷部受理分布式光伏接入申請；組織相關(guān)部門審定380（220）V接入系統(tǒng)方案；辦理380 （220）V關(guān)于購售電、供用電和調(diào)度方面的合同簽訂工作并抄送地調(diào)備案；組織相關(guān)部門開展380（220）V項目并網(wǎng)驗收和運行管理。

公司發(fā)展部組織相關(guān)部門審定35 kV、10 kV光伏接入系統(tǒng)方案，營銷部負(fù)責(zé)分布式光伏并網(wǎng)信息歸口管理。

縣（區(qū)）公司調(diào)控分中心（以下簡稱縣調(diào)）參與所轄范圍內(nèi)35 kV、10 kV接入系統(tǒng)工程設(shè)計項目審查，協(xié)助地調(diào)做好所轄范圍內(nèi)分布式電源的并網(wǎng)前收資審核、初步驗收及其他調(diào)度運行管理工作。

縣（區(qū)）營銷部參與所轄范圍內(nèi)35 kV、10 kV接入系統(tǒng)工程設(shè)計項目審查，負(fù)責(zé)所轄范圍內(nèi)分布式電源的客戶管理，配合縣調(diào)完成收資及初步驗收工作。

根據(jù)該規(guī)定，地調(diào)保護(hù)專業(yè)在分布式電源并網(wǎng)中的主要職責(zé)為參與分布式電源接入系統(tǒng)工程設(shè)計項目審查、并網(wǎng)驗收。

4　結(jié)語

隨著分布式電源的發(fā)展，其接入電網(wǎng)的容量和接入電壓日益增高。分析分布式電源接入系統(tǒng)后對繼電保護(hù)裝置動作行為的影響，并按照最新的文件規(guī)程要求對保護(hù)裝置的配置和保護(hù)定值的整定做出調(diào)整優(yōu)化，對提高地區(qū)配電網(wǎng)消納分布式電源的能力具有十分重要意義。

［1］國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)分布式電源并網(wǎng)相關(guān)意見和規(guī)范的通知（（2013）333號）［Z］.2013.

［2］國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)分布式電源并網(wǎng)相關(guān)意見和規(guī)范（修訂版）的通知（〔2013〕1781號）［Z］.2013.

［3］國家能源局.國家能源局關(guān)于進(jìn)一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知（國能新能（2014）406號）［Z］.2014.

［4］Q/GDW 11198—2014分布式電源涉網(wǎng)保護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

Protection Configuration and Management of Distributed Power Grid

WANG Hao1，SHEN Qian1，LI Xiaoqi1，LI Guang1，ZHANG Jintang2
（1.State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250001，China；2.Huaneng Zhanhua Thermal Power Co.Ltd，Binzhou 256800，China）

With the present situation that distributed power projects are more intensive and the capacities are increasing，analyzing the influence on relay protection after distributed power connected to the grid is necessary.And also，corresponding measures are proposed from both technical and management perspectives.Techniques of regional distributed power access which should be taken at design and review section are introduced.With regard to distributed power management，a brief introduction is given on the duties and responsibility of Jinan dispatch and control center.

distributed power；relay protection；design and review

TM910

B

1007-9904（2015）09-0042-04

2015-04-26

王浩（1986），男，工程師，主要從事繼電保護(hù)整定相關(guān)工作。