分布式电源对配电网继电保护的影响

摘 要：随着经济的发展，人们对能源的需求越来越大，能源危机成为每个国家在发展中面临的重大问题。分布式发电是一种新型的发电技术，可以实现能源的可持续发展和保护环境的目的。本文重点分析了分布式电源接入容量、接入位置等方面对配电网继电保护的影响，以供广大读者参考。

关键词：分布式电源；配电网；继电保护

分布式电源是一种分布在配电网上的小型模块式的独立电源，功率大小在10kW～30MW之间，可以实现与环境兼容，同时还具有再生能源、降低网损、节约投资成本、提高供电可靠度等效益。

1 分布式电源的主要特点

第一，分布式电源是一种容量特别小的即插即用型发电单元；

第二，相对于传统的大机组，分布式电源的本体控制相对于传统大机组比较弱，在一定程度上只是大机组的负负载；

第三，分布式电源的接入点和接入方式与传统电源不一样，接入点一般是在配电系统内；

第四，分布式电源可以与环境相容，同时还可以实现能源再生利用，对世界上一直关注的环保问题具有重大作用，充分实现能源再生也是分布式电源系统研究的重要方向；

第五，分布式电源的快速发展离不开电力电子技术的进步，特别是对电源研究加大了科技投入；

第六，分布式电源的接入容易引发电压闪变、谐波等电能质量问题，如何改善这方面的问题也是分布式电源研究的重要项目。

在接入配电系统之后改变了原有的结构，还有接线方式，由一个电源供电变为多个电源，这样就使得系统故障变得复杂了，当有短路时候，两个以上电源都提供短路电流，扰乱了原有的继电保护方式，本文对各种不同情况下分布式电源接入情况进行分析，提出改进方法。

2 配电网络

配电网的形式很多，主要包括放射式接线、树干式接线和环网式接线，具体方式的选择要根据供电可靠性的要求来决定，其中放射式接线是我国城乡配电系统经常采用的结构形式，这种结构形式具有扩容简单、接线比较可靠等优势。

配电网电压的等级大约为10kV，这是将变电所以上的系统化为等值的电压源，同时可以用短路容量来表示短路水平达到了解系统阻抗、实现继电保护整定计算的目标。

在配电网络中，中压配电网经过高压配电网连接到发电厂，这样就会距离系统电源的电气比较大，所以最大运行方式和最小运行方式的短路容量几乎一样，变压器的短路容量在最大运行方式时是250/MV·A，最小运行方式是225/MV·A。

3 分布式电源对配电网继电保护的影响

3.1 配电网继电保护

相对于传统大系统的继电保护，配电网络的继电保护比较简单，常用的保护方法包括电流保护、距离保护、电压保护等。继电保护动作值主要包括设备故障点上的保护装置进行故障切除和上下级的装置做到后备工作。

配电网的结构也会随着分布式电源的接入也发生变化，主要是分布式电源具有助增电流的作用，会促使故障点的故障电流变大，并且分布式电源还会对分布式电源附近节点的短路水平造成一定影响。

分布式电源在接入配电网后会由于自身的助增和分流作用对故障电流的大小产生一定影响，甚至会对保护装置的灵敏度和保护范围造成一定的影响，最终影响整个线路的上下级配合。如果这种影响不是太大，并且继电保护的保护范围和灵敏度不会影响太大，那样就不必改变继电保护。但是分布式电源会改变附近节点的短路水平，所以继电保护的灵敏度还会受到一定影响，需要进一步对其检测和观察。

另外一方面，由于配电网采用单端电源供电方式，并且继电保护没有方向元件，所以分布式电源接入配电网后会造成配电网变成双端电源供电形式。一旦在线路上游发生故障，分布式电源产生的故障电流就会从负荷侧流向系统侧，上游和下游都会随之产生故障，并且由于没有方向元件，故障电流会超过整定值，这样就对保护动作的选择性产生很大影响，甚至会藏式动作的选择性。所以方向元件是在分布式电流插入后必备的保护装置，对整个继电保护都有很大影响。

3.2 分布式电源接入位置对继电保护的影响

分布式电源接入配电网后对系统短路电流的大小主要取决于接入点的等效阻抗和等效阻抗比值，保护的位置不同，其影响效果就会不同。

如果分布式电源的短路故障发生在下游，同时保护动作行为不会受到分布式电源接入的影响，故障点电流的增大会导致保护的短路电流也增大，最终造成整个保护范围都失去选择性，灵敏度也会随之降低。如果线路末端发生故障，流经故障点的电流会随之增大，但是要小于在未接分布式电源时的电流，这样就得到了减少继电保护范围的结果。

如果分布式电源的短路故障发生在上游，同时保护动作行为不会受到分布式电源接入的影响，随着故障点电流的增大，原来的线路也会立刻变为双电源供电线路，这时就要在对侧装设断路器，并且把断路器跳开实现切除故障的目的。分布式电源会起到助增作用，故障电流会随之增大，并且大于未接分布式电源的故障电流，所以会得到增大电流保护范围的结果。

3.3 分布式电源接入容量对继电保护的影响

如果分布式电源的容量过小，那么对配网线路保护的影响就不会太大；如果这种容量比较小的分布式电源进行连接起来就会导致故障发生，促使故障电流过大，对继电保护造成一定的影响。如果故障发生在相邻馈线出，就会对电流产生一定的误动，需要对其他段的电流进行重新整定。

在分布式电源接入位置不变的情况下，分布式电源容量的变化会对配电网发生故障造成很大的影响，甚至对短路电流都会造成很大改变。比如分布式电源容量在增大时，分布式电源流入故障点的电流也会随之增大，在任何位置都是如此。

对于同一点的故障，如果分布式电源流经下游的故障电流增大，会导致整个上游保护流经的电流减小，下游的保护范围会变大，而上游的保护范围却随之减小。

当分布式电源达到一定程度时，会造成多种故障的发生，在这种情况下就需要本段的电流迅速切断。如果分布式电源超过一定限度会造成线路的首尾端发生故障，继电保护位置都会发生跳闸，保护将失去选择性。

4 改进措施

在分布式电源两侧加装一些元件，在保护的那侧加装断路器，当一段线路两端功率一负一正，则可以判断为这个区域内故障，对于下游的可以将它当做增助电源，重新进行整定，第二就是加装故障限流器。

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作者简介：苏小东（1979-），男，江苏宿迁人，专科，研究方向：机电一体化。