分布式发电对配电系统继电保护的影响

刘秀春

摘 要：目前分布式发电能得到广泛的应用，主要依赖于它自身的使用特点，如能源多样化、节能、环保、高效等，该文主要介绍了分布式发电的概念以及各种应用优势，分析不同运行状态下不同位置发生的各种故障以及对电力系统继电保护的影响。分布式发电的发展主要是在产业经济调整和电网快速发展的背景下，当前的社会能源和电力供应都要求注重质量和安全性，但是目前电网都在向“大电网、大机组、高电压”的方向靠拢，在发展过程中不可避免的存在着系统不稳定等各种弊端，也容易发生局部事故，对供电用户造成极大的影响。

关键词：分布式发电 配电系统 继电保护 社会能源

中图分类号： TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0004-01

1 分布式发电的定义以及优势

1.1 分布式发电的定义

分布式发电（即DG）一般都是指以内燃机、燃料电池、燃气汽轮机和微型燃气汽轮机、小水电、光伏发电、风能、太阳能等各种原材料为发电形式，也包含垃圾/生物质等物质发电。分布式发电的应用主要是依靠用户自行安装的中小型发电装置，不仅可以脱离公共电网为用户供电，也可以接入公共电网。一般情况下配电网为简单的辐射状，DG的接入会对配电网的故障电流大小、持续时间、持续方向等产生影响，会使配电网变成双电源或者是多电源，由于配电网潮流的不确定性会给继电保护的运行管理带来一定影响，在继电保护装置中可能造成误动或者是拒动的现象。所以需要对分布式发电对配电系统继电保护的影响进行一定研究并解决问题。

1.2 分布式发电的优势

分布式发电应用为配电系统运行带来的优势主要有几点：第一，使用分布式发电不需要使用建设单独的配电站，所以也不需要使用长距离的输电线路，从这个角度来说，使用分布式发电的建设成本较低，而且能够有效避免运行后增加配电成本，还能够降低输电损耗。第二，分布式发电可以弥补电网的不稳定性，尤其是当电力系统发生故障的时候，可以使用分布式发电进行紧急供电，有效防止供电事故。第三，分布式供电具有环保的特性，它的能源使用率比电网使用率要高，传统的能源发电系统的发电率在40%左右，而分布式发电的发电率可以达到65%以上，除此之外，它主要是利用各种自然原材料如风能、太阳能等进行发电，对实现资源再利用和清洁能源提供了可能性。第四，分布式发电还可以用于冷热电联产，它除了发电，还能够实现与供热供冷的三者合一，使用户可以有效实现资源利用。

2 配电网主要结构以及保护配置

传统的配电网结构基本上都是单电源辐射状，所以相对应的继电保护配置也较为简单，目前国内使用最为常见的两种配电网继电保护方式主要有两种：三段式电流保护方案与反时限过电流保护方案。

2.1 三段式电流保护

三段式电流保护方式是一种较为传统的继电保护方式，它主要是包含瞬时电流速断保护、限时电流速断保护以及过电流保护。瞬时电流速断保护由于是按躲过本线路末端短路时流过保护的最大短路电流整定，不能完整地保护整个线路，它主要依靠瞬时动作完成对线路的保护。相反，限时限电流保护是较为灵活的保护方式，主要依赖于本线路末端故障时能够灵敏地与相邻线路实现瞬时电流保护配合，所以能够完整地保护本线路。过电流保护的功能比限时电流速断保护的功能还要强大，能够完整的保护本线路并作为相邻线路的后备保护。

2.2 反时限过电流保护

反时限过电流保护主要是根据动作时限和动作电流成反比曲线的关系，短路电流越大，保护时间就越短，也就是与故障点相距越远，保护动作时间就越长，这种保护方式主要是能够满足继电保护速动性和选择性的要求，在配电网继电保护中应用得较多。

在这里需要提出的一点是在配电网故障中，大部分的故障都是瞬时性的，所以对非电缆线路，采用前文提到的任何一种保护方式都需要配置三相一次自动重合闸装置，这样才能够保证线路在发生瞬时性故障后能够快速恢复供电。

3 分布式发电对继电保护的影响

3.1 分布式发电对电流保护的影响

三段式电流保护具有的优点较多，如保护原理简单、可靠性高、一般情况下都能够满足快速切除故障的要求，因此在配电网保护中运用较多。反时限过电流保护主要是对保护动作限时，一般情况下，它只需要一个继电器就能够实现保护，而且由于在系统发生故障时，实际花费在切除故障点的时间非常短，在实际中也应用较多。

分布式发电的接线方式对电网运行方式有较大的影响，分布式发电的接入位置也会对故障电流的大小和方向造成影响。图1、图2分别为分布式发电接入线路末端和线路中间的说明图。

如图1，当DG接入线路末端时，电网中可能会发生F1短路，也可能发生F2和F3短路。当F1发生短路时，P3和P4会感受不到电流，所以它们的行为不会受到DG接入线路的影响。P1、P2能够感受到短路电流，方向以及大小与DG接入线路之前相同，所以P2能动作切除故障线路。同理能够得出，当接入DG后F2发生故障，需要切除故障线路受保护的点为P2，在切除故障后，可以由DG单独供电，但是由于对P2进行单独供电可能会影响到整个供电系统运行和用户设备，所以一般不使用这种方式。当F3发生短路故障时可能会因为DG容量过大，造成P2误动切除线路。当F4发生短路故障时，情况也与F3类似，流过P3的短路电流变大，会导致瞬时速断保护难以避开F4点的故障电流而造成误动切除线路，所以需要对DG容量进行限制保证选择性保护。

如图2，当DG接入线路中间时，对F1、F2、F3、F4也会造成相应的影响。当F1发生短路时，P2会流过故障电流，保护会依靠动作切断线路，但是在电流流过受保护的P1时，会导致P1电流减小，敏感度降低。当F2发生短路时，情况与F1发生故障相似，有区别的就是当DG并入时的电流过小，会造成P1拒动，所以对于DG并入系统需要做相应的限制。当F3发生短路时，保护点P1可以感受到DG供给的短路电流，但是如果DG容量太大，就会导致P1误动从而切除线路。当F4发生故障时，可能会造成瞬时速断无法躲开F4发生的故障电流而误动并切断线路，使系统保护方式失去选择性。endprint

3.2 配电系统中存在多个DG时对继电保护的影响

与单一并入一个DG相比，在配电系统中接入多个DG后，系统的电路分流现象更加严重，而受影响最为明显的是DG上游各线路的过流保护。

根据上述情况可以分析出来，在DG并入到电网系统中后对过电流保护的影响并不是很严重，在配合时需注意预留充足的配合度。而小容量的DG并入电网对继电保护的影响主要的表现在DG接入点的上游部分，在解决这个问题时，可以选择灵敏度较高的过流保护措施或者是对反时限过流保护方式做适当的调整。

3.3 分布式发电对线路重合闸的影响

在接入DG以前，配电网大多是辐射式结构，自动重合闸在恢复瞬时性故障线路的供电时，不会对配电系统产生任何冲击和破坏。DG接入后，一旦线路因故障而跳闸，故障部分不再与电网相连而失去系统电源。而DG很有可能在故障后没有脱离线路而继续工作，则会在电网中形成由DG单独供电的电力孤岛。在重合闸动作时，电力孤岛与电网不能保持同步，出现很大的相角差，这样会造成非同期合闸，从而引起很大的冲击电流，在此冲击电流的作用下，线路保护很可能再次动作发生跳闸，而使重合闸失去了其快速恢复瞬时故障的职能。所以应在 DG侧装设低周、低压自动解列装置，以便在重合闸动作前，将DG从故障线路中切除，同时为避免故障点持续电弧的影响，重合闸的动作时限应适当延长。

4 结语

分布式发电（DG）在目前电力市场中是一项新型的清洁能源发电形式，为电网系统提供了较为灵活的供电支持，它对改善电力的稳定性和质量都具有重要的意义，所以在市场中受到的关注也越来越广泛。但是分布式发电在具体的使用中也还有非常多的问题，这就要求我们在使用之前一定要对分布式发电进行完善的研究和探讨并提出可行的解决方案，在实际使用中才能将伤害降低到最小。尤其是接入分布式发电后会对电网继电保护造成的影响，需要根据地方特性进行研究，然后寻求合适的解决方式。在电网发展过程中，分布式发电在电力市场中将会使用得越来越频繁和常见，在研究中要注意结合电力实际，实现灵活、稳定、节能的综合电网。

参考文献

[1] 王丽君，侯营.分布式发电配电系统的继电保护配置方案研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2012（2）：109-111.

[2] 田佳.分布式发电对配电继电保护影响及对策[D].济南：山东大学，2010.

[3] 李姝婷.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电子制作，2013（19）：33.endprint

3.2 配电系统中存在多个DG时对继电保护的影响

与单一并入一个DG相比，在配电系统中接入多个DG后，系统的电路分流现象更加严重，而受影响最为明显的是DG上游各线路的过流保护。

根据上述情况可以分析出来，在DG并入到电网系统中后对过电流保护的影响并不是很严重，在配合时需注意预留充足的配合度。而小容量的DG并入电网对继电保护的影响主要的表现在DG接入点的上游部分，在解决这个问题时，可以选择灵敏度较高的过流保护措施或者是对反时限过流保护方式做适当的调整。

3.3 分布式发电对线路重合闸的影响

在接入DG以前，配电网大多是辐射式结构，自动重合闸在恢复瞬时性故障线路的供电时，不会对配电系统产生任何冲击和破坏。DG接入后，一旦线路因故障而跳闸，故障部分不再与电网相连而失去系统电源。而DG很有可能在故障后没有脱离线路而继续工作，则会在电网中形成由DG单独供电的电力孤岛。在重合闸动作时，电力孤岛与电网不能保持同步，出现很大的相角差，这样会造成非同期合闸，从而引起很大的冲击电流，在此冲击电流的作用下，线路保护很可能再次动作发生跳闸，而使重合闸失去了其快速恢复瞬时故障的职能。所以应在 DG侧装设低周、低压自动解列装置，以便在重合闸动作前，将DG从故障线路中切除，同时为避免故障点持续电弧的影响，重合闸的动作时限应适当延长。

4 结语

分布式发电（DG）在目前电力市场中是一项新型的清洁能源发电形式，为电网系统提供了较为灵活的供电支持，它对改善电力的稳定性和质量都具有重要的意义，所以在市场中受到的关注也越来越广泛。但是分布式发电在具体的使用中也还有非常多的问题，这就要求我们在使用之前一定要对分布式发电进行完善的研究和探讨并提出可行的解决方案，在实际使用中才能将伤害降低到最小。尤其是接入分布式发电后会对电网继电保护造成的影响，需要根据地方特性进行研究，然后寻求合适的解决方式。在电网发展过程中，分布式发电在电力市场中将会使用得越来越频繁和常见，在研究中要注意结合电力实际，实现灵活、稳定、节能的综合电网。

参考文献

[1] 王丽君，侯营.分布式发电配电系统的继电保护配置方案研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2012（2）：109-111.

[2] 田佳.分布式发电对配电继电保护影响及对策[D].济南：山东大学，2010.

[3] 李姝婷.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电子制作，2013（19）：33.endprint

3.2 配电系统中存在多个DG时对继电保护的影响

与单一并入一个DG相比，在配电系统中接入多个DG后，系统的电路分流现象更加严重，而受影响最为明显的是DG上游各线路的过流保护。

根据上述情况可以分析出来，在DG并入到电网系统中后对过电流保护的影响并不是很严重，在配合时需注意预留充足的配合度。而小容量的DG并入电网对继电保护的影响主要的表现在DG接入点的上游部分，在解决这个问题时，可以选择灵敏度较高的过流保护措施或者是对反时限过流保护方式做适当的调整。

3.3 分布式发电对线路重合闸的影响

在接入DG以前，配电网大多是辐射式结构，自动重合闸在恢复瞬时性故障线路的供电时，不会对配电系统产生任何冲击和破坏。DG接入后，一旦线路因故障而跳闸，故障部分不再与电网相连而失去系统电源。而DG很有可能在故障后没有脱离线路而继续工作，则会在电网中形成由DG单独供电的电力孤岛。在重合闸动作时，电力孤岛与电网不能保持同步，出现很大的相角差，这样会造成非同期合闸，从而引起很大的冲击电流，在此冲击电流的作用下，线路保护很可能再次动作发生跳闸，而使重合闸失去了其快速恢复瞬时故障的职能。所以应在 DG侧装设低周、低压自动解列装置，以便在重合闸动作前，将DG从故障线路中切除，同时为避免故障点持续电弧的影响，重合闸的动作时限应适当延长。

4 结语

分布式发电（DG）在目前电力市场中是一项新型的清洁能源发电形式，为电网系统提供了较为灵活的供电支持，它对改善电力的稳定性和质量都具有重要的意义，所以在市场中受到的关注也越来越广泛。但是分布式发电在具体的使用中也还有非常多的问题，这就要求我们在使用之前一定要对分布式发电进行完善的研究和探讨并提出可行的解决方案，在实际使用中才能将伤害降低到最小。尤其是接入分布式发电后会对电网继电保护造成的影响，需要根据地方特性进行研究，然后寻求合适的解决方式。在电网发展过程中，分布式发电在电力市场中将会使用得越来越频繁和常见，在研究中要注意结合电力实际，实现灵活、稳定、节能的综合电网。

参考文献

[1] 王丽君，侯营.分布式发电配电系统的继电保护配置方案研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2012（2）：109-111.

[2] 田佳.分布式发电对配电继电保护影响及对策[D].济南：山东大学，2010.

[3] 李姝婷.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电子制作，2013（19）：33.endprint