含分布式光伏电源的配电网继电保护研究

朱青 刘景霞

摘 要：随着全世界固有资源的日渐稀少，人类无可避免的将目光投到了可再生资源上面，因此，以分布式光伏电源为代表的可再生能源的应用技术快速发展愈发成熟，当前已经成功进入了商业领域，但是当分布式光伏电源接入配电网后，配电保护系统由于分布式光伏电源的加入产生了很大的影响，本文从重合闸、潮流方向、六安路电流和孤岛运行四个方面进行客观分析，对于学术界进一步的方案优化有着一定的意义。

关键词：分布式光伏电源；配电网；继电保护

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.171

0 引言

一般来说配电网是单电源的辐射体系，而分布式电源是多电源共同工作的复杂网络，因此，分布式光伏电源的接入会让原本简单的配电网体系变得复杂，影响配电网原本的电能质量、稳定程度，甚至会伤害配电网的继电保护系统，让配电网难以正确判断应该进行的保护操作，对配电网的安全提出了挑战。

1 分布式光伏电源对配电网保护的影响

（1）对重合闸的影响。在当前的电力系统中重合闸已被广泛的应用，而在含分布式光伏电源的配电网中，在故障发生时出现状况，情况一：配电网处于独立运行状态，其中部分所需电能由分布式光伏电源供应，这个时候若要进行自动重合闸操作，在这种情况下重合闸不会成功。情况二：分布式光伏电源在跳闸后仍然持续供电导致发生问题处电弧无法熄灭无法进行自动重合闸操作。在一般的配电网中，一旦发生突发性故障，自动重合闸可以以最快的速度进行恢复供电，但是当分布式光伏电源接入配电网时，此时的配电线路不再只有一个电源，导致重合闸的操作需要考虑双边电源同步和时间配合问题。

（2）影响短路电流。当分布式光伏电源接入配电网时，若电路发生短路，那么短路电流会变得无法预测，此时的短路电流的大小与分布式光伏电源的运行状态和发生故障的位置有关，在故障中，该电路中接入分布式光伏电源越多那么情况就越为复杂，对短路电流的判断难度也会更高，如果配电网仍然采取传统的电路保护方案，那么配电网中是对于分布式光伏电源的接入在数量、容量、位置方面都会有非常大的限制。

（3）逆向潮流。在分布式光伏电源接入配电网时，有几率伴随着逆向潮流的发生，特别在分布式光伏电源容量过大时，当其容量超过电路系统所需要的电能时，配电网中的潮流方向就会发生变化。过去的配电网络是单电源辐射结构，一旦发生故障或短路，电流方向等电路信息非常明确且容易确定，加入分布式光伏电源后，改变了原有的配电网结构，发生故障以及问题时需要了解分布式光伏电源的自身状态，才可以进一步分析电路状态。

（4）孤岛运行。传统配电网发生故障时，基本上交给离故障处距离最短的保护继电器处理，此时故障处在分布式光伏电源上方，那么分布式光伏电源会将电能提供给从配电网中分离出的部分，一旦分布式光伏电源的储量不充裕，难以支持额外增加的电量负荷，便会产生过载现象，造成的结果就是电路系统停机，若与配电网分离的独立系统所需电量所有都由分布式光伏电源支持，那么此类现象名为孤岛运行。

孤岛运行现象会对人员安全及线路设备造成伤害，首先，在孤岛运行的状态中，维护人员如果不小心接触了带电导体，将会导致触电的情况发生。其次，在电路故障发生之后，部分电路网络处于孤岛运行状态，若在这时进行自动重合闸操作，则极有可能导致电路网络由于没有同步合闸引发更大的电路故障，延长供电维护时长。最后，在孤岛运行的状态下，电能质量难以保障，对电网及设备产生不良影响[1]。

2 含分布式光伏电源的配电网保护方法

（1）切除分布式光伏电源。分布式光伏电源接入配电网后会对配电网的自护机制产生多方面的影响，因此在电路网络发生故障时，快速切断分布式网络，那么配电网就可以使用传统机制来进行自我修复。这个方式对于传统的保护系统来说变化最少、付出最低，不过依旧有一些疑虑，首先，分布式光伏电源应该在检测到电路故障之后从配电网中移除；其次，按照目前的某些标准，分布式光伏电源的移除时间应该是在产生故障之后且自动重合闸之前，但是在实际的操作中，未必可以一定做到这一点，因此依旧会对配电网的自我保护造成一些影响。

（2）限制容量及接入位置。由于无法确保在电路产生故障之后，第一时间将分布式光伏电源从配电网中移除，因此可以考虑用限制分布式光伏电源的接入位置和容量来削弱分布式光伏电源对原配电网保护体系的影响。在确保电网的自我保护可靠可执行的情况下，分析分布式光伏电源接入数量、介入位置、组合方式以及线路参数等几个角度对起准入容量的形象，最终证明，在对配电网传统的继电保护体系不更改的前提下，分布式光伏电源的接入限制非常大，因此，此方法依旧不够完美。

（3）引入故障限流器。故障限流器是一种降低故障电流的原件，在配电网发生故障时引入故障限流器，大大降低了发生故障时配电网中的配电电流，并且不会对配电网产生影响。但是这个方法仍然存在些许不足，比如，在发生故障期间，分布式光伏电源难以稳定的支持系统运行[2]。

（4）基于多代理系统的保护方案。利用数字化技术，在传统配电网中搭建通信网络，基于智能化的数据分析，对配电网中的各部分状态进行数据采集与检测分析，由此一道电路网络发生故障依靠智能化的数据分析算法，可以第一时间准确的知道故障发生的位置及其他基本信息。在通过对于故障的分析以及电路网络设备的状态信息的分析自动找出恢复故障的方法，达到快而准的解决电路故障的目的，但是此方案需要极其复杂且可信程度高的通信网络。

3 结论

分布式光伏电源从能源属性上为社会带来了新希望，同时也对传统的配电网系统带来了一定冲击和影响，综合来看，当前分布式光伏电源与配电网的自我继电保护之间的冲突应该从基础保护和构建通信网络两方面合作完成，这样的組合可以让新型的配电网络保护机制在满足保护电路的功能前提下，满足对于新型配电网络的经济性和拓展性需求。

参考文献：

[1]张润坤.含分布式光伏电源的配电网继电保护研究[D].南京理工大学，2017.

[2]方永毅.含分布式电源配电网继电保护技术研究[D].华北电力大学，2015.