浅析分布式电源对配网继电保护影响

叶长青 黄林 滕勇健

随着大规模分布式电源的接入，配电网的运行方式、潮流特性及短路电流等都将发生很大变化。分布式电源因其低碳环保、能源可利用效率高等优点，得到快速发展。但分布式电源并网影响配网故障电流分布和继电保护准确动作，甚至出现配电网继电保护装置误动或拒动。本文主要分析分布式电源对配网继电保护及自动化的影响，探讨实际含分布式电源的配电网中保护优化配置方案。

分布式电源;配网;继电保护

中图分类号：TM77   文献标识码：A

1.1常见接入方式及影响

我国主要采用辐射状配电网运行。当然，有些城区为了保证供电可靠性，配电网采用环状网结构，开环运行。如图1所示，分布式电源常见接入方式有多种：容量较小的DG往往通过T接接入配电线路，如图1中DG2，或者进入开闭所，如图1中DG1和DG4;对于容量较大的DG，通过专线接入变电站35kV或10kV母线，如图1中DG3。

分布式电源的接入将改变配电网的结构与潮流方向，同时，当配电网故障时，故障电流的大小和分布也发生了改变。配网中应用比较广泛的保护是瞬时电流速断、定时限电流速断、过电流保护这三段式电流保护等，分布式电源接入将对继电保护及自动化产生较大的影响。同时，配电网中架空线路还配有重合闸装置，以提高配网的供电可靠性，但是分布式电源接入系统后，配网的结构发生改变，一定程度上影响了配电网的自动重合闸。

1.2 分布式电源对变压器保护的影响

对110Kv的变压器的影响进行分析。110kV变电站会为主变压器配置电气量和非电气量保护。差动保护是变压器的主保护，按循环电流原理，比较变压器两侧电流的矢量差来判定是否进行继电保护。非电气量保护判断的根据不是电量，因此不影响分布式电源的保护。主变压器会配置零序电压保护，在110kV的母线上安装电压互感器可以为其提供是否进行保护动作的根据，双端式电源会对零序电压分布产生影响，因此主要分析了零序电压保护对主变压器的作用。

1.3对分布式电源接入系统线路的影响

容量较小的分布式电源直接接入配电线路，DG侧开关保护主要配置过电流保护、防孤岛保护、频率和电压紧急控制等。因为分布式电源容量较小，配网故障时对电网影响不大，一般基本满足要求。

但对于容量较大、通过专线接入变电站的分布式电源，如图1中DG3，常规配置的过电流保护、距离保护不可能快速本线路末端和相邻线路始端故障，只能采用阶段式的配合关系实现元件的选择性切除，线路末端故障需要延时切除。显然对于容量较大的分布式电源，过电流保护不能满足全线快速动作要求。

1.4对相邻馈线的影响

以DG1﹑DG2为例分析分布式电源对相邻馈线继电保护的影响。DG1从D接入，DG2从线路BC接入，当k5发生故障时，则故障点的短路电流由DG1﹑DG2和系统侧的电源提供，则保护5流过的故障电流比分布式电源接入前大，保护5的灵敏度得以提高。当DG1﹑DG2的容量比较大时，流过保护2的反向电流比较大，由于保护2不具备方向性，則流过保护2的故障电流可能大于整定值，导致保护2发生误动作。

分布式电源的接入使配电网的潮流由单向流动变成双向流动，而传统的三段式保护已经不适应配电网的发展需要。为了提高配网的可靠性和供电质量，需要对传统的继电保护配置进行改进和优化，为实际配电网的继电保护及自动化配置提供参考。

1. 分布式电源接入配电网后，原来的单辐射网络结构变成双电源或者多电源网络，当分布式电源容量相对较大，提供短路电流较大时，为了防止继电保护装置因反方向的电流而产生误动，可以考虑在保护装置加装方向元件。同时还要综合考虑成本因素。

（2）当分布式光伏接入后，整定时考虑其助增和分流影响，需要对分布式光伏所在馈线的相邻馈线以及上游馈线保护定值进行调整，这样才能保证对系统可靠的动作。

（3）分布式电源接入配网后，配网出现故障时，当系统电源和分布式电源被断路器切除后，两侧可能出现一个相角差，当差值达到一定的界限后，自动重合闸会造成强大的冲击电压或者电流，破坏重合闸的运行状态。为此，如果在分布式电源侧配置重合闸功能，重合闸装置需要配置检同期功能，保证重合闸成功率。

（4）对于规模很大的分布式电源，如图1中DG3，并网电压等级高、容量大，考虑线路速动保护来提高保护性能，采用纵联保护作为主保护。不仅可以改善本线路保护性能，而且能改善整个电网保护性能。

某实际运行的光伏电站，装机容量20MW，通过金岛光伏387线接入系统35kVⅠ母线。光伏并网线两侧配置微机光纤纵差保护，后备保护为三段式电流，重合闸按接入系统方案评审意见停用。光伏电站内配置频率电压紧急控制装置和防孤岛保护，故障时快速将光伏电站解列，减少对系统的影响。

与传统发电方式相比，分布式电源的最大优势体现在其对环境的友好性，其次是它可以可持续利用能源，但是也存在受不可控因素影响高等缺点。现如今，如果将分布式电源大量接入电网，就会给变电站的继电保护装置增加巨大的压力，如果使用基础的继电保护装置，可能会引起继电保护装置故障，对电网造成严重的冲击，其损失是不可挽回的。所以，研究分布式电源对变电站的影响是十分重要的，同时，改进继电保护配置对电网的安全运行也有着重要的意义。分布式电源大规模发展对附近配电网带来影响，接入的配网运行方式、短路电流分布也发生变化，导致配电网出现继电保护误动或拒动、重合闸失败等，本文探讨实际配电网中光伏电站的继电保护配置改进方案，保障配电系统安全可靠地运行。

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