分布式发电对配电网继电保护的影响

姚雄

（许继电气股份有限公司 河南省许昌市 461000）

分布式发电属于一种全新的发电技术，具有效率高、环保作用强的优势和特点，当前在不同国家均已投入使用，并且发展速度极快，得到了相关领域专家的重点关注。分布式发电是属于独立存在的，用户能够对其实施单独操作，并且不会给其他发电站造成影响，具有较好的稳定性能。一旦出现意外情况，能够在短时间内做出调整，继续保持供电，可以满足用户的供电需求。但是分布式发电在应用过程中会给配电网继电保护带来影响，在一定程度上也会威胁到电网系统运行安全性，因此必须要重视这些影响的特点，针对影响因素制定相应的解决措施，为我国电力行业的发展以及电网系统的建设提供重要技术保障。

1 分布式发电原理和发电技术

分布式发电技术主要包括三种技术：第1种技术是利用太阳光伏电池进行发电的技术，该类技术本质上是将半导体材料作为发电基础，利用材料的特点制造光电效应，之后利用光伏效应对太阳能进行转化，使其能够作为电能进行使用。该类技术所使用的材料量较少，不会给周围环境带来污染，并且使用灵活性水平较高，后期维护相对方便，但是转化的效率较低，一般情况下发电效率大约在7%～15%之间。第2种利用风力进行发电，风力发电是指利用风能完成发电，和上一类技术相同，也属于清洁能源技术。风力大小和发电效率之间有着紧密的联系，风力越大，则发电效率越高。当前我国风力发电已经被应用到实际工作中，并且也成为了使用最为广泛的清洁发电方式，发电效率较高，大约为26%。第3种利用燃料电池进行发电技术，该技术和以往的火力发电相比，发电燃料不需要进行燃烧，而是利用催化剂的作用使其能够和氧化剂产生化学反应，利用化学反应完成发电，当前可以利用的燃料种类较为丰富，取材也更为便捷。虽然在发电时会出现热能损失的现象，但是发电效率可以超过40%。

2 分布式发电对配电网继电保护的影响

2.1 分布式发电对三段式电流保护造成的影响

在配电网内使用三段式电流保护装置可以发挥较好的保护效果，可靠性较强，并且使用的技术理论较为简单，能够更加及时的切除故障，可以确保电力系统运行的稳定性。三段式电流保护系统的运行形式和电网连接手段都会对保护效果造成影响，在接入分布式发电之后，如果接入位置和接入方式出现问题，会直接给故障电流流向和大小情况造成影响，从而影响到保护动作的出现，因此必须要结合相关的情况进行分析。图1所示即为线路终端并入分布式发电情况。当电流强度出现波动现象时，会使继电保护装置出现错误操作的现象，而这一误动现象会减弱保护装置的功能性，从而难以为配电网提供重要的保护作用。同时分布式发电会增加故障的出现几率，这主要是由于降低电流量之后，会影响到继电保护装置运行的灵敏性，或者出现继电保护拒动的问题，使得配电网会受到各种不确定因素的影响。如果分布式发电容量过大，则会让继电保护装置无法作出正确选择。如果电流较小，则会使继电保护装置的保护范围缩小，电流超出一定范围，则会增加保护范围，而大小变化会使配电网运行出现不稳定的现象。

图1：线路终端并入分布式发电

2.2 分布式发电对并网联络线保护造成的影响

当分布式电源并网之后并网联络线原有距离以及零序定值在进行计算时仍然以直配线为基础，此时定值可以保持不变的状态，但是在并网联络线的另一侧需要增加保护装置，对定值距离进行配置，同时增设零序保护。当并网联络线出现故障问题时，两个保护装置分别会作出跳开1DL和拒动两种操作，其中拒动的原理是分布式电源归算到母线一侧的阻抗过大。当处于最小运行状态之下，无法提供过大的短路电流，因此会影响到距离保护以及零序保护的灵敏程度，使得启动元件无法满足具体的启动要求。

2.3 分布式发电对自动重合闸造成的影响

在分布式发电没有和配电网系统进行连接时，配电网系统属于单侧电源放射式结构，如果在继电保护装置运行时出现了瞬间性的故障问题，自动重合闸能够完成重合动作，不会给配电网的正常运行造成影响。然而在分布式发电和配电网系统进行连接后，使其原有的配电网系统运行形式出现了调整，这会增加自动重合闸安全事件出现几率。具体情况主要表现在以下两点：第1点在故障位置出现电弧重燃的现象。在分布式发电和配电网系统进行连接后，如果配电网没有测电压，分布式发电也能够向故障位置持续输送电量，这会导致电量出现大量流失的现象，会影响到电网系统运行。瞬间故障的出现会使得自动重合闸出现启动的现象，此时在分布式发电系统中所行走的电流会影响到故障区域电弧，甚至会增加重燃的几率。一旦出现重燃现象，会将继电保护装置的绝缘体击穿使瞬间性的故障问题成为永久性。第2点，非合同期合闸。在配电网出现故障问题后，会启动自动重合闸，而在启动的过程中分布式发电会出现加速运行或者减速运行的现象，从而使得电力孤岛以及配电网的测电源无法处于一致状态，出现了交差的问题。如果交差过大会增加非同期重合闸的冲击电流以及电压水平，在冲击力的影响下，继电保护会出现错误操作的现象，同时还会影响重合闸修复故障的效果，给配电网系统的整体运行造成安全隐患。

2.4 分布式发电对熔断器保护造成的影响

熔断器也会受到分布式发电的影响。在分布式发电电源运行的过程中会受到外界因素的影响，将会对各种故障线路供应电能，如果供电的电流量较小，不会带来过于严重的问题，但是电流超过某个范围之后会破坏电路，此时如果问题严重会出现线路熔断的问题。如果分布式电源给故障线路所提供的电流属于反向电流，则在出现线路熔断时，难以让熔断器作出正确判断，当反向电流超过某一范围时会增加故障的严重性，给继电保护装置造成损伤。

2.5 分布式发电对配电网电压造成的影响

在以往的配电网系统中，在时间变化之下无功以及有功负荷均会出现一定的电压波动，并且线路末端位置的电压波动要更大一些。当负荷完全在配电系统末端位置或者末端附近区域集中时，会增加电压波动的剧烈性。此时分布式电源在被接入到配电网系统之后，会给电压波动带来影响，例如当开启分布式发电机或者关闭分布式发电机时，会使负荷协调运行受到一定影响，从而使电压波动出现变化。当负荷不断增加或者持续减少的过程中，分布式电源的输出量也会产生变化，给配电网系统电压波动造成一定的抑制影响。

3 分布式发电自身的保护配置

从配电网的角度出发分析分布式发电对配电网继电保护带来的影响，能够为配电网继电保护工作的开展提供重要数据参考。出现这一现象的主要原因是，分布式发电都是属于私有的状态，电网难以对分布式发电进行有效控制，极难控制分布式发电的投入，也无法对分布式发电进行切除，因此无法有效控制分布式发电保护和电网保护之间的联系。为了可以确定保护继电保护动作的正确性，提升电网运行的安全性水平，从国家都开始对分布式发电并网实施了有效的入网审核，并制定了相应的标准。但是无论是国内还是国外，在制定并网运行制度时，仅仅是考虑分布式发电并网不会给原有的配电网继电保护系统造成影响，当分布式发电出现故障问题时，需要立即退出配电网系统，以此来确保继电保护的正确性。虽然这种形式的运行模式能够保证电力系统运行安全，但是在一定程度上也会对发电商的利益造成威胁和损害，难以促进分布式发电技术的快速发展，不利于国家电网分布式发电技术的进步。

在这种情况下开始针对分布式发电设置了相应的保护装置，分布式发电专用保护能够提高配电网络运行的稳定性，能够配合分布式分列以及相关系统完成互联保护。互联保护的功能主要包括以下三点：

（1）当检测配电网出现故障问题时，将微网以及断网之间的连接立即断开，保证分布式发电周围的负荷供电，同时利用电压继电器以及频率继电器来作出发电器或者负荷的投切决定。

（2）当电网的故障被解除之后，对继电器进行检查，记录微网以及电网的电压参数，频率参数以及下角参数，要求之后恢复微网和电网之间的连接。

（3）按照功率方向对继电器进行检测，当观察到微网开始向电网系统送电时可以将其进行断开。其中最为关键的一点在于孤岛检测，是如何在短时间内判断系统内以及系统和微网连接的故障原因，从而更加迅速的断开两者连接，能够确保配电网的电压参数和频率参数处于稳定状态，让重合闸可以做出正确动作，从而确保供电。在孤岛状态下，分布式发电难以确保微网电压参数和频率参数维持在和电网系统进行连接时的水平，从而会使其出现一定变化，因此在进行孤岛检测时会使用频率变化率原理来判断是否出现了孤岛问题。

4 结束语

分布式发电会给配电网继电保护带来较多的影响，需要正确认识分布式发电原理以及发电技术的类型，才能够采取有效措施对其进行优化，从而保证继电保护操作的稳定性和准确性。相关的技术人员应当重视分布式发电以及配电网继电保护之间的联系，重点分析分布式发电会带来的影响，进而针对影响的特点采取有效的干预措施，以此来保证分布式发电以及配电网继电保护之间处于协调的状态。分布式发电会对三段式电流、并网联络线、自动重合闸、熔断器以及配电网电压造成影响，不同影响出现的原因以及特点都有所差异，需要技术人员不断对其进行改进，才能够避免分布式发电给配电网继电保护造成损伤，充分发挥分布式发电在电网系统中的优势和作用，以此来提高供电网络的可靠性。