1、浅谈基于分布式电源的微电网接入摘要:在世界经济高速发展的今天,能源问题呼之欲出。如何在经济发展和能源消耗之间取得平衡，始终是困扰社会经济发展的瓶颈，基于分布式电源的微电网接入是第三次工业革命智能电网实现的基础。本文分析了分布式电源的接入对配电网保护问题，提出了以分布式电源为基础的微电网的并网保护的功能配置方案。 关键词:分布式电源；微电网；智能电网；二次保护配置 中图分类号： U665 文献标识码： A 近年来，随着能源的日渐匮乏，全球能源呈现严峻态势。发达国家能源消耗已经基本趋于稳定，但是发中国家由于经济发展速度加快，能源消耗急速增长，以破坏环境拉动经济增长造成的使地球气候变暖，生态环境恶化
2、，自然灾害频发。就我国而言，能源形势不容乐观。我国是世界上少数几个(还包括南非、印度等主要依赖煤炭资源的国家，2003 年中国的一次能源消费结构中，煤炭占了 67.9%，界平均水平仅为 26.4%。由此可见中国的经济社会发展对能源的依赖比发达国家大得多。除了非可再生资源的浪费比重高之外，我国经济发展产生的能源结构对环境污染也日益严重。研究表明自 20 世纪 90 代中期以来，中国经济增长有 2/3是在环境污染和生态破坏的基础上实现的。 面对潜在的能源危机和不断恶化的生态环境，英国、美国、日本等发达国家，进行能源结构调整过程中，已经把以分布式电源(DistributedGeneration，DG
3、)作为基础的智能微电网发展放在了当重要的位置上，在我国面对人均能源资源减少，资源分布不均，环境污染重，经济对能源依赖程度高的现实国情，要实现以较少的能源消费增长满足较高经济增长需求，从根本上需要依靠能源生产和使用技术的提高，提升能源效率，降低能源成本。在布鲁塞尔成立的国际热电联产机构(ICA)预言：分布式电源将成为 21 世纪电力工业的发展方向。 1.分布式电源的概念 分布式电源国际上的定义很多，主要基于容量和并网的电压等级这两个参数标准即：不直接与输电系统相连的低电压等级（在我国 35kV 及以下）的电源，主要包括发电设备和储能装置。在不同的研究领域，分布式电源有不同的分类方式。根据分布式电
4、源通常所使用的技术可分风力发电、光伏发电、微型燃气轮机组、燃料电池、生物质能发电、小水电和海能发电等。作为一种高效、环保、灵活的新型发电技术，分布式电源在世界范围内得到了迅速的发展。 2、微电网的概念 微电网的概念于 2002 年才被完整全面提出， “微电网是由一簇负荷、分布式电源、储能装置通过电气网络紧密集成为单一可控的供电系统，是一个能实现自我保护、控制和管理的自治系统，可同时向负荷供给电能和热能，既可以通过单一接口与大电网并网运行，也可以配合储能单元稳定自主地孤网运行，是智能电网的重要组成部分” 。微电网在城市配网中的作用将成为分布式电源发展到一定阶段的产物，微电网在我国的发展较为缓慢，
5、目前也只建有屈指可数的部分试点。微电网有着新型能源发电能够减少不可再生能源利用的优势，因此，在规模日趋增大的城市配网中的应用前景是非常可观的。 3、由分布式电源组成的微电网接入配网需要解决的保护自动化问题：3.1、接入分布式电源对配网并网点之间的保护的影响： 当配电网中接入容量较大或者多个小容量的分布式电源时，由于分布式电源所在支路的分流作用，故障发生后流过保护装置的电流可能减小，保护的保护范围降低。分布式电源接入配电网还可能在相邻线路故障时，分布式电源所在线路由于分布式电源的反向电流导致无故障跳闸。并网可能给配电网原有保护带来一系列不利影响，另一方面，原有的保护装置并不能完全保证并网系统安全
6、、可靠地运行。 3.2、分布式电源并网保护功能的实现及配置： 为了保证并网系统的安全、可靠运行，并网保护应该有明确的要求，分布式电源并网保护功能应有以下几方面构成： 1）检测分布式电源孤岛运行状态：孤岛的发生首先可能引起运行电压的瞬间降低。瞬时欠电压继电器可以反应电压的这一变化并实现分布式电源的快速切除。 (2)故障反馈检测：分布式电源上游短路时原有保护可能无法识别并隔离故障，分布式电源将持续提供短路电流，这既会危害设备也危及到工作人员的人身安全，并且分布式电源的容量越大，这种影响将越恶劣。因此，并网保护必须及时切除此类故障。故障反馈检测功能是检测过电流，实现此功能的继电器包括过电流继电器、方
7、向过电流继电器、阻抗继电器。过电流继电器不计流过继电器的方向，凡是出现分布式电源提供过电流的情况均会动作。为了提高保护灵敏度，也可以考虑使用电压控制的过电流保护来实现故障反馈检测功能。方向过电流继电器主要是考虑到为了在故障发生后保持分布式电源继续向本地的部分负荷供电。 如图，P 点为并网点，P 点安装的方向过电流继电器在图示故障时不会动作，目的是保持分布式电源向 L1 继续供电。这时要求主电网的保护能够切除此类故障。如果公共并网点恰位于变电所变压器的低压侧，故障检测需要考虑到变压器阻抗，因此采用阻抗继电器。 (3)不平衡状态的检测：电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，增加变压器的铁损，
8、降低变压的出力甚至会影响变压器的安全运行，会造成三相电压不平衡因而降低供电质量，至会影响电能表的精度而造成计量损失。 (4)反常潮流检测 有些并网协议中严格限制分布式电源向主电网负荷供电如图，功率方向保护可实现检测反向潮流的功能。孤岛形成后，分布式电源将向孤岛内的负荷供电，包括本地负和部分电网负荷。当分布式电源向电网负荷提供的反向潮流越界时，功率方向继电器动作，该部分负荷从孤岛中切除。 (5)分布式电源的重新并网：故障恢复后，分布式电源应能够重新并网。配电网的故障中永久性故障不到 10%，因此泛应用自动重合闸提高供电可靠性。 4、结论 分布式电源的接入改变了传统配电网的单电源、放射状结构，这直
9、接影响到配电网继电保护装置的正常运行。如何在独立和并网两种运行工况下均能对以分布式电源为基础的微电网内部故障做出响应以及在并网情况下快速感知大电网故障，同时保证保护的选择性、快速性、灵敏性与可靠性，是微电网保护的难点。同时也是分布式电源构成的微电网接入智能电网的前提，本文以分布式电源为基础的微电网为模型，分析了分布式电源的接入对配电网保护和馈线自动化的影响，研究和探讨了分布式电源的并网保护问题，并提出了以分布式电源为基础的微电网的并网保护的功能配置。 参考文献 1 钱科军 , 袁越 . 分布式发电技术及其对电力系统的影响 . 继电器 , 2007, 35(13): 25-29 2 丁明 , 王敏 . 分布式发电技术 . 电力自动化设备 , 2004, 7(07): 31-36 3 崔金兰 , 刘天琪 . 分布式发电技术及其并网问题研究综述 . 现代电力 , 2007, 24(03): 53-58
