1、1分布式电源对配电网继电保护影响的分析【摘要】分布式电源(Distributed Generation，DG)，是指为满足用户的特定需求、支持现存配电网的经济运行、安装在用户现场附近的容量为数千瓦到 50 MW 的小型、与环境兼容的发电系统。本文主要对分布式电源对配电网继电保护影响相关问题进行了分析。 【关键词】分布式电源；配电网；继电保护；影响 中图分类号： U665 文献标识码： A 文章编号： 引言 分布式电源并入电网后将给配电网带来一系列影响,分布式电源对配电网产生的影响与配电网和分布式电源的运行情况相关。配电网的特点是呈放射形结构并由单电源供电,配电网的继电保护是以此为基础设计的。当
2、分布式电源接入配电网后,配电网的结构将发生改变.当配电网发生故障时,除了系统向故障点提供故障电流外,分布式电源也将对故障点提供故障电流,改变了配电网的节点短路水平.因而影响配电网继电保护装置的正常运行。 1 传统的配电网保护配置 由于大多数配电网潮流是单向流动且 80%90%的故障为瞬时故障,所以传统的配电网馈线保护采用三段式电流保护,即电流速断保护、限时电流速断保护和过流保护。其中电流速断保护按躲过线路末端发生三相短路时流过保护的最大短路电流整定,无法保护线路全长;限时电流速断保2护按本线路末端故障时具有一定的灵敏度并与相邻线路的瞬时速断保护配合的原则整定,能够保护线路全长;过流保护按躲过线
3、路最大负荷电流,并能够与相邻线路过流保护相配合的方法整定,不仅可保护本线路全长,也可作为相邻线路的后备保护。对于不存在与相邻线路配合的终端馈线,为简化保护配置,一般采用电流速断保护和过流保护相结合的两段式保护方式,其中电流速断保护按线路末端发生故障有灵敏度的方法整定,可保护线路全长。 2DG 对传统的配电网电流保护的影响 10 kV 含 DG 的配电网线路如图 1 所示。 图 1 10kV 含 DG 的配电网线路 当 DG 并网后,由于 DG 容量较小,不会对配电网造成过大影响。但如果配电网线路发生故障,短路电流的大小、流向以及分布情况都会受到 DG系统的影响,主要表现在以下几个方面。 2.1
4、 导致本线路保护的灵敏度降低甚至拒动 如图 1 所示,当 DG 未并入配电网、馈线 L1 发生 F1 故障时,系统电源S 向故障点提供短路电流,当流过保护 1 的短路电流大于保护 1 的整定值时,保护 1 将动作切除故障。当 DG 从终端馈线 L1 距离始端馈线 x 处并网后,系统电源 S 和 DG 同时向故障点提供短路电流,然而由于 DG 的分流作用,流过保护 1 的故障电流将减小,且随着 DG 容量的增大,保护 1 感受到的故障电流就越小,可能小于保护 1 的整定值,使其灵敏度降低甚至拒动。3图 2 为 F1 故障时,不同容量的 DG 并网流过保护 1 的故障电流曲线。图 2中横、纵坐标均
5、为标幺值;曲线 1 为 DG 并网且 m=2 时,流过保护 1 的故障电流曲线;曲线 2 为 DG 并网且 m=1 时,流过保护 1 的故障电流曲线;曲线3 为 DG 并网且 m=0.5 时,流过保护 1 的故障电流曲线;m 为系统电源阻抗与 DG 阻抗的比值,m 越大,DG 容量越小。 图 2F1 故障时,不同容量的 DG 并网流过保护 1 的故障电流曲线 从图 2 可看出,当 DG 未并入配电网、DG 系统容量增大(m 变小)到一定程度时,在 DG 接入的某一个范围内,流过保护 1 的故障电流值有可能小于过流保护整定值,使得过流保护也无法动作,从而对整个电网产生严重威胁。 2.2 导致线路
6、保护误动作 如图 1 所示,当 DG 未并入配电网、馈线 L2 发生 F2 故障时,系统电源S 向故障点提供短路电流,对于保护 1 而言,其并没有感受到故障电流,本身不会动作。当 DG 并网后,由于保护 1 本身没有方向闭锁元件,无法判断流过其本身的电流方向,保护 1 也可感受到由 DG 提供的反向电流,当该电流值大于保护 1 的电流保护整定值时,保护 1 就会误动作,将馈线 L1 切除。由于 DG 的存在,当馈线 L1 与主电网脱离后,DG 继续向馈线 L1 下游负荷供电,形成孤岛。图 3 为 F2 故障时,DG 并网后流过保护 1 的故障电流曲线。图 3 中横、纵坐标均为标幺值;曲线 1
7、为 DG 并网且 x=0 时,流过保护 1 的4故障电流曲线;曲线 2 为 DG 并网且 x=0.5 时,流过保护 1 的故障电流曲线;曲线 3 为 DG 并网且 x=1 时,流过保护 1 的故障电流曲线。 图 3F2 故障时,DG 并网后流过保护 1 的故障电流曲线 从图 3 可看出,x 取值越小,即 DG 并网位置距始端母线越接近,流过保护 1 的故障电流越大,其电流速断保护误动作的可能性越大。 2.3 导致相邻线路瞬时速断保护误动作 如图 1 所示,当 DG 未并入配电网、馈线 L3 发生 F3 故障时,系统电源S 向故障点提供短路电流,当流过保护 3 的电流值大于保护 3 的电流速断保
8、护整定值时,保护 3 动作切除故障,由于保护 2 和保护 3 能够可靠配合,保护 2 不会误动作。当 DG 并网后,由于 DG 提供的助增电流会使保护 2 感受到的故障电流增大,当其大于保护 2 的电流速断保护整定值时,保护 2就会误动作,从而失去选择性,增大了馈线 L2 的停电范围。图 4 为 F3 故障时,DG 并网流过相邻线路保护 2 的故障电流曲线。图 4 中横、纵坐标均为标幺值;曲线 1、曲线 2、曲线 3 的名称同图 3。 从图 4 可看出,当 DG 容量足够大时,保护 2 感受到的故障电流可能超过电流速断保护整定值,导致电流速断保护误动作,失去选择性。在实际应用中,通过限制 DG
9、 容量可避免相邻线路保护误动作现象。 5图 4F3 故障时,DG 并网流过相邻线路保护 2 的故障电流曲线 2.5 导致重合闸重合不成功 配电网故障大多数是瞬时性故障,因此,对于非全电缆线路,都应配置三相一次自动重合闸,保证线路在发生瞬时性故障后能迅速恢复供电。在DG 未并网的情况下,当线路中发生瞬时故障时,自动重合闸不会对供电系统造成太大冲击。当 DG 并网且线路发生故障时,此时 DG 仍继续向故障点供电,从而导致故障点持续有电弧,最终使得自动重合闸重合失败。另外,在故障发生后,DG 形成的电力孤岛与原电网往往不能同步,此时非同期重合闸会引起很大冲击电流或电压。 3 结论 分布式电源同配电网
10、并网运行,能够充分发挥分布式发电机组的优势,提高能源利用率,减少污染物的排放,降低配电网网损,提高供电可靠性,目前许多国家和地区都提倡分布式电源并网运行。但是随着分散发电的不断发展,对电力系统的影响也日益明显,特别是对电网安全、继电保护、电网规划和设计等影响较为显著。已有经验表明,这些问题完全可以通过技术水平的提高和技术手段的改善解决,应该尽快开展针对性的科研开发,使分布式发电并网有章可循,从而促进我国分布式发电的快速发展。 参考文献 1吴博,杨明玉,赵高帅.分布式电源对配电网继电保护的影响J.电工电气. 2011(10) 2田书,刘颖,梅小丽.分布式电源并网对配电网电流保护影响的研究J.工矿自动化. 2011(10) 63邹必昌,李涛,唐涛波.分布式发电对配电网的影响研究J.陕西电力.2011(05)
