探究分布式电源并网后继电保护整定

2016-12-27朱士华

科学中国人 2016年33期

关键词：短路分布式容量

朱士华，张明

国网四平供电公司检修分公司

探究分布式电源并网后继电保护整定

朱士华，张明

国网四平供电公司检修分公司

分布式发电作为一种新兴的发电技术，可以附近能源的可持续发展。随着分布式电源的并网后，改变了传统配电网结构，对配电网的继电保护产生影响，因此需要进行分布式电源并网后的继电保护整定。本文从分布式电源并入电网后产生的问题以及影响着手，分析了分布式电源容量及接入电压等级的整定方案，保护电网的可靠运行。

分布式电网；并网；继电保护

1 引言

我国一直以来使用的大机组、大电网以及高电压为特征的集中式供电系统一方面无法满足未来电网的需求，另一方面也有着成本高、运行难度大、无法跟踪重要符合供电、环境污染严重等问题。因此，将分布式发电系统并入大电网系统也是未来智能配电网的发展方向，可以为偏远地区提供可靠可行的供电，有着巨大的市场价值。但是随着大量的分布式电源引入配电网也带来了一系列的问题，其中最为严重的问题就是对配电网传统继电保护带来负面的影响。因此，要研究分布式电源并网后继电保护整定方案具有一定的应用前景与研究价值。

2 分布式电源的概念及分类

分布式电源（Distributed Generation，DG）指的是直接布置在配网或者分布在负荷附近的功率为数kW至50MW的小型规模化、与环境兼容的独立电源。其包括功率较小的内燃机、微型燃气轮机、燃料电池、可再生能源等。其特征可以归纳为如下：

(1)容量小。具体指即插即用、高效的分布式发电单元。

(2)本体控制弱。分布式电源可以看作是系统中的一个负载，因此本体控制与大机组相比相对较弱。

分布式电源靠近负荷中心建设的优势可以满足电力增长的需求，还可以作为备用电源为大面积瘫痪的系统进行供电。随着电力电子技术的进步，分布式发电系统也在不断发展，在发展中存在的问题有：分布式电源的接入点一般定在配电系统当中，接入方式和接入点的具体选择需要进一步的研究，由于电源接入会引发电能质量问题，也需要进行研究解决，需要提高分布式发电单元的效率和发展基于清洁能源或可再生能源的分布式发电系统。

3 分布式电源对继电保护的影响

(1)分布式电源接入容量对保护的影响

设基准容量，基准电压，系统阻抗，每个线路的阻抗均为，并入电网的DG阻抗，DG容量分别是1MVA、2MVA、10MVA。根据整定要求，电流速断的可靠系数，经过计算得到的电流速断定值。由图1所示，当k1点发生故障时，系统和分布式发电机组同时会向故障点提供短路电流，根据不同的分布式发电机组容量可以得到k1点故障时的短路电流。在电压等级相同的网络中，分布式电源对故障点短路电流的贡献度会随着接入容量的增加而增加，若短路电流增加，灵敏度提高，线路的速断保护范围也会随之扩大。

图1中，曲线1是DG未并网时的短路电流，曲线2是DG对电网产生的短路电流，曲线3是DG并网后的短路电流。由曲线图可知，随着接入容量的增加，提供的短路电流越大，对保护的影响也就越大，DG接入容量为10MVA时，短路电流远远高于电流速断定值，此时在保护线路全长的同时，也保护了下级设备。

图1 三种情况下的短路电流曲线图

(2)分布式电源接入电压等级对保护的影响

若将上述的分布式电源接入到35kV的电压等级网络当中，根据整定要求，电流速断的可靠系数，经过计算得到的电流速断定值。随着电压等级的升高，对电路保护的影响会随着DG接入后对相邻线路故障点短路电流贡献率的减小而减小，尽管DG提供短路电流，但是造成的线路保护范围不会增加到线路全长，从而造成保护越级跳闸故障。因此，在分布式电源并入电网之后，应当考虑对电路保护的影响，考虑不同电压等级限定DG接入的容量，使相邻的线路仍然能够进行保护动作，减小对故障点短路电流的贡献度。