探讨分布式电源并网运行存在的问题及对系统继电保护的影响

张东生　孙丽艳

摘要：分布式电源是新型能源产业中常见的电源模式，具有清洁、经济、高效的特点，应用越来越普遍。在分布式电源并网的过程中，由于各方面因素的共同影响最终造成并网风险。如何规避并网风险是分布式电源安全管理的重要内容。本文围绕这一议题进行了探讨，供相关人士参考。

关键词：并网;分布式电源

1引言

分布式发电具有多种优势，在新能源产业中应用越来越普遍。由于分布式电源面临着接入电网并与电网系统配合的状况，因此必须对可能存在的风险进行分析，以更好地规避接入电网时给电源及电网运行所带来的不利影响。大量分布式电源并入电网后，配电网运行情况变得更加复杂，因此暴露出来的问题更突出，不利于电网安全运行。

2风险分析

问题一：分布式电源电能质量不合要求带来风险。分布式电源大多是新型能源，风电和光伏发电受到天气风力等因素的影响较大，因此发电受到不确定因素的影响造成发电量波动。分布式电源并网时配电线路负荷产生波动，这样的情况下，继而造成线路电压发生变化。如果分布式电源经过变流器接入电网，那么存在直流电流接入电网的风险，容易造成电磁危害，形成谐波，降低电能质量。

问题二：分布式电源配电线路出现故障容易引起短路电流超标的问题。当分布式电源功率保护装置出现故障时，在短路的瞬间容易出现短路电流接入电网的风险，继而导致馈电开关电流超标，造成开关失效。

問题三，继电保护失误。分布式电源入网过程中，伴随配电网结构以及电流潮流方向改变。未入网前的电网结构大致呈辐射状，电流潮流方向从电源向客户端单向移动。入网后，配电网辐射状结构变成了混合分布的电流网络结构，此时电流潮流不再从电源母线单一流向客户端。如果线路出现异常，配电网电流结构发生的变化同时会影响到线路继电保护动作是否正常。假设分布式电源中存在较大的短路电流，这一短路电路与配电网中的短路电流发生叠加，对继电保护装置来说保护范围也会发生改变。在上述情况下，继电保护装置中很容易出现逆向短路电流，合闸失败。再加上配电网中的继电保护装置数量多，重新更换改造并不符合经济性，因此在分布式电源接入电网时必须充分考虑到继电保护装置风险。

问题四：：分布式电源并网给电源监控和电能调度带来风险。分布式电源数量多，容量低，监控工作难度大。部分分布式电源因无法及时与电网调控中心建立信息联系，造成调控中心对分布式电源信息的缺失，对于电网调控中心来说这些缺失信息的分布式电源就属于监控盲区。缺乏信息造成对分布式电源的有功无功出力情况进行调节，无法参与到电网运行调节中，不能发挥出配合电网稳定运行的作用。

问题五：造成配电网检修的风险。并网前后的配电网电流潮流方向及配电网结构是不同的。在入网前，检修人员操作时可以拉下刀闸获得相对安全性。在并网后，分布式电源向线路送电存在不确定性，给检修人员操作带来风险。

3继电保护受到并网不利影响

目前，国内配电网大多采用单电源放射状结构，这种配电网结构所采取的保护方式是速断保护方式、限时速断保护方式，虽然这样的保护方式不具备方向性，但是在辐射型配电网上可以起到保护线路的作用。并网后，由于分布式电源向配电网注入电流，在功率作用下继电保护原有的保护范围相对变窄，这样的情况下就使继电保护装置失去了对配电线路的整体保护作用。一旦在并联分支线路发生短路时会造成继电保护误动作。

例如，如果配电网系统出现不对称瞬时故障，继电保护装置会自动断开断路器，此时分布式电源中的故障电流仍旧能够通过没有配置继电保护装置的线路进行输送，继而造成变压器保护中性点间隙击穿。受到保护装置影响，分布式电源系统侧并网断路器被切断，继电保护装置合闸成功。如果继电保护装置合闸动作时间与变压器间隙保护时间不配合，就会造成配电系统与分布式电源撞车，给变电站带来风险。当系统发生故障时，变压器保护动作切断各侧断路器，变压器测断路器虽然没有电流通过但是仍旧存在电压。这种情况下，只有当分布式电源切断后才能使备自投正常动作。如果备自投与分布式电源低频低压解列装置的定值范围不匹配，那么则造成变电站其他段与分布式电源撞车，造成线路负荷损耗。

4继电保护装置设计

分布式电源并网过程中，继电保护装置可能存在的风险极容易造成配电网故障。因此在建设过程中应合理设计分布式电源并网的继电保护装置。

例如，分布式电源来自110kv变电站。这种情境下，在设计母线系统的继电保护装置时可以在保护装置一侧安装抽压PT，通过安装抽压PT可以实现无压合闸。如果遇到分布式电源并网的情况不容易出现撞车现象。在设计变压器继电保护装置时可以优先采用带有主变间隙的继电保护装置。这种保护装置能够切断分布式电源侧并网断路器的功能，因此能够降低并网风险。对于一些电源较大的情况，在设计继电保护装置时，应考虑到继电保护装置的灵敏性。一方面，对一些没有配置继电保护的线路进行保护装置的完善，使保护装置能够及时断开分布式电源侧并网断路器。另一方面，对一些配置继电保护装置的线路增加远切保护装置，通过这些远切保护装置对分布式电源侧并网断路器进行断开。另外，在变压器保护线路中设计安装主变保护装置，通过主变保护装置切断分布式电源侧并网断路器，起到保护功能。

5结语

综上所述，分布式电源并网改变了电网潮流结构，造成电网状态参数及特性发生变化。在解决分布式电源并网带来的风险问题时，主要的解决思路是主动将分布式电源退出，避免不利影响，恢复原状。通过对分布式电源容量进行限制以及合理选择分布式电源接入位置，尽量不需要调整配电网的情况下，使电源能够在对电网较小干扰的情况下接入。为了适应电网运行安全稳定的要求，最大限度发挥出分布式电源的积极效用，必须不断完善和改进分布式电源并网技术，降低风险。

参考文献

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