探析分布式发电对配电网继电保护的影响

摘 要：分布式发电直接影响当前的配电网络结构，同时还影响配电网中短路电流的大小与方向，进而对当前的配电网运行与控制产生较大的影响。基于此，本文结合分布式发电的概念，以10kV配电网馈线保护为例，深入分析当前分布式电源接入配电网对继电保护装置带来的问题，明确其产生的影响，为实际生产提供参考分析。

关键词：分布式发电；配电网；继电保护

随着时代不断发展，我国逐渐对配电网进行优化建设，促使当前的分布式发电技术被广泛的应用。分布式发电技术自身具有良好的环保性与高效性特点，其系统的大量应用可以改变配电网电源网络布局，由单电源辐射变成双电源或者多电源辐射网络，进而改变了配电网的故障电流的大小、方向及系统潮流，增加了配电网馈线保护的定值整定计算的难度，同时影响配电网馈线继电保护装置对故障的判斷。

一、分布式发电概念

当前，我国发电与输配电技术不断创新应用，以满足新时期人们的需求。分布式发电技术是当前较为先进的发电技术，又被人们简称为“DG”，主要是指当前为满足部分特殊用户自身的需求进行设计的小型发电机组，其自身支持当前原有的配电网的经济运行。目前分布式发电可分为风力发电、光伏发电、燃料电池发电、小水电以及燃气轮机发电等。在实际的应用过程中，分布式发电自身具有较强的优势，首先可以弥补大电网安全稳定性的不足，在意外灾害发生时继续供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充，可靠性较高；其次可以提高资源利用效率，降低对环境造成的污染；最后输配电损耗很低，无需建配电站，降低建设及安装的费用。相对来说，分布式发电并网运行是当前时代发展的必然，也是主要的方向，利用其自身的优势性能对电力系统的运行进行强化，但在实际的应用过程中，难免会对当前的配电网继电保护装置产生影响。[1]

二、配电网结构及保护配置

现阶段，当前我国城乡大多数配电系统主要是以放射式结构为主，故配电网继电保护也是以此为基础进行设计与保护。我国配电网传统上的保护配置是在变电站内断路器保护设置为三段式电流保护、过流后加速、三相一次重合闸；主干线设置断路器；支路上设置熔断器。这种保护方式以电流判据为基础，利用时间极差配合切除配网线路故障；但也有一定局限性，需要站内断路器保护三段式电流保护预留时间裕度给配网主干线的断路器，容易出现保护失配而越级跳闸的情况，同时限制了主干线的断路器的安装数量。

随着配电网供电可靠性要求的提升以及配网自动化的发展，配电网保护配置有所优化，主干线设置自动化负荷开关或者断路器；支路上设置自动化断路器或者熔断器。下文将以放射式配电网结构为例子来分析分布式发电对配电网继电保护的影响。

三、分布式发电对配电网继电保护的影响

分布式发电对配电网继电保护影响较大，具体而言，主要体现在以下几方面：

（一）对主馈线保护的影响

实际上，分布式发电对于当前的三段式电流保护产生的影响较大，尤其是在当前以站内断路器保护为配电网主保护的背景下，若接入分布式发电的配电网出现故障时，受分布式电源影响，导致配电网自身的故障电流大小与分布出现明显的变化，即对电流产生分流或者助增情况，进而造成保护装置此时流过的电流可能增大也可能降低，直接对其保护的范围与灵敏度造成影响，最终导致继电保护装置各部分组成之间的配合出现问题。当前分布式发电对于配电网主馈线三段式电流保护产生的影响主要体现在以下几方面：

首先，降低本馈线自身部分灵敏度，甚至严重时将导致其发生拒动，例如，在下图中，如果DG1未接入而在BC段接入DG2，当在k2发生故障时，按照当前的继电保护的选择性原则应由R2动作进行切除故障。而实际上故障点k2的故障电流由DG2与系统侧电源共同提供，并且大于接入DG2前的故障电流。同时由于DG2的分流作用，导致R2感受到的故障电流减小，直接影响保护R2的灵敏性。如果在k3点发生故障，则R3感受到的故障电流和故障k3的故障电流相等，都是由系统侧电源和DG2共同提供，这个电流比DG2接入前更大，促使保护R3的灵敏性增加。[2]例如，下图是案例的配电网分析图，如下图所示。

其次，导致本馈线保护误动作，分布式发电在接入过程中，其接入的位置对其产生的影响较为直接。例如，依旧以上图为例，图中母线A与DG1之间为双侧电源供电，而DG1下游部分为单侧电源供电。当BC段任意点k1发生故障时，保护R3将感受到由DG1流至k1点的反向故障电流。同时由于其未能建立良好的电流方向判断元件，当前其接入点电流量足够大时，将导致其反向故障电流可能超过电流速断保护的整定值，造成一定的影响。[3]

（二）对分支线路保护电流产生的影响

目前而言，支路上的保护设置自动化断路器或者熔断器。对于分支线路设置为自动化断路器时，因配置为两段式电流保护，和分布式发电对主馈线保护的影响是一致的。熔断器保护是当前我国配电网常见的保护形式，常设置与配电网分支线路，利用熔断器自身的性质，即在分支线出现不被允许的大电流时，通过熔断器电流过大而产生大量的热量造成熔丝断裂，从而实现对故障线路进行切除，达到保护的目的。

（三）对自动重合闸产生的影响

在当前的分布式发电接入配电网前，配电网为单侧电源放射式结构，自动重合闸在进行恢复瞬时故障线路供电时，不会对当配电网产生影响。但分布式发电接入后，自动重合闸将对电网系统的稳定运行造成严重的威胁。

四、结论

综上所述，在当前背景下，分布式发电自身具有较强的优势，在电力系统中具有广阔的发展前景，以满足时代发展的需求。但实际上，分布式发电的引入将直接影响当前的配电网结构以及配电网的电流流向与大小，影响电网系统的稳定运行。因此，应合理对分布式发电造成的影响进行分析，适当调整配电网保护系统，供电可靠性，满足当前需求。

参考文献：

[1]卢晓岩，王明彤，汤继芹.浅谈当前分布式发电对配电网继电保护及自动化的影响[J].湖南电力企业，2014，30（07）：136-137.

[2]吴晓松，梁凤霞，梁谢俊.基于新时代背景的分布式发电对配电网继电保护及自动化的影响[J].中国电网，2017，36（04）：48-50.

[3]张超，计建仁，夏翔，甘德强.分布式发电对配电网继电保护及自动化的影响[J].华东电力，2016（09）：23-26.

作者简介：刘泽华（1989-），男，广东翁源人，本科，助理工程师，专业方向：继电保护及自动化。