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摘要：从上世纪80年代末开始，欧洲的发达国家开始逐渐采用分布式电源并网系统，电力工业开始从传统的集中供电模式向集中和分散相结合的供电模式转变，分布式电源并网系统是对集中式发电的一种补充技术，对于边远地区的小负荷用电问题也能得到很好的解决，能够有效减少输电走廊，提高供电的可靠性和对电能的利用率。但是分布式电源并网由于其自身的分散式布置和系统规模小的特点，会对电网保护造成一定的影响，本文分析了分布式电源并网运行对电网保护的影响和能够采取的有效措施。
关键词：分布式电源；并网运行；电网保护
分布式电源与传统的集中发电不同，传统的集中发电是进行远距离的传输，采用的是大互联网络的发电形式，而分布式电源是指在用户所在的场地或者是附近进行安装，并且以用户端自发自用的运行方式为主，多余电量上网，而且是具有配电网的系统平衡调节特征的发电设施。分布式电源有很多优点，能够优化能源结构，推动节能减排，有利于可持续发展，但是分布式电源并网运行会对电网保护造成一定的影响。
一、分布式电源接入电网的优点
分布式电源接入电网，主要优点体现在以下几个方面：第一，分布式电源能够对太阳能等可再生清洁能源进行利用，对于减少空气污染和提高能源利用率有很大帮助；第二，大量的分布式电源并入电网，能够很大程度上减少大中型电厂和高压输电网等方面的建设，不但减少了资金的投入，还减少了征地面积和线路走廊；第三，由于分布式电源彼此之间是相互独立的，因此能够自行控制，增加了供电的可靠性，即使在外界电网出现停电的情况下，分布式电源仍然能够对用户进行持续的供电，能够有效解决边远山区和农村的供电问题；第四，分布式电源具有起停方便的特点，具有很好的调峰性，因此能够平衡负荷，对整个电网起到削峰填谷的作用；第五，分布式电源能够对多方集资办电提供方便，因此对电力市场的竞争机制有很好的促进作用。与此同时，随着分布式电源大量接入电网，会对电网的运行和电网的保护系统的误动和拒动造成一定的影响。
二、分布式电源并网造成的影响
（一）并网会导致保护频繁动作
由于分布式电源会频繁的启动、停运，或者是进行间歇性的供电，这些行为都会造成电网电压波动幅度加大，从而导致保护频繁动作。在不同发电功率下的供电线路电压中，分布式电源的变化情况不同，如果将分布式电源接在线路的末端，可以将分布式电源的发电功率分为发电功率为0、发电功率为1/2总负荷和发电功率超过总负荷三种情况来分析电压的分布。一般情况下，为了能够保证供电的正常，线路的首端电压都要高出用户额定电压的5%左右，一旦分布式能源的发电功率超过了线路的总负荷，末端的电压就会高于首端额电压，从而导致电压超过用户额定电压的5%，给用电设备带来了威胁。
（二）线路保护会出现误动或拒动
图一所示为分布式电源所导致的保护不正确的线路，图一（1）所示的是K处发生短路的情况，图一（2）所示的是相邻线路K处发生的短路情况。在图一（1）中，供电电流使得点N电压升高，从而线路手段的母线和N之间的电势差降低，保护装置检测到的电流较少，从而出现保护拒动的情况；图一（2）中分布式电源的电流会反向流到线路首端的保护安装点，给短路点K进行供电，当短路电流达到一定程度时，就会出现误动。
图一（1） 图一（2）
（三）其他方面的影响
其一，当分布式电源与主网脱离的时候，其单独运行的情况下，一旦发电量和负荷量达不到平衡，就无法保证电能的质量；其二，当系统出现短路状况时，短路电流的增量会对原有设备的热稳定容量和断路器的遮断容量造成影响，难以满足要求；其三，分布式电源的投切可能会导致系统暂态参数的变化，使高次谐波增加；其四，分布式电源的间歇性发电会加大发电量和用电量平衡的难度，对调度和潮流控制提出了挑战。
三、保护电网系统的重要性
随着分布式电源大量接入电网，对电网保护系统的应变能力提出了更高的要求。在现阶段的保护系统中，保护对象、连接方式和网络条件等都是预先设定好的，所以这种保护系统很难对分布式电源的接入而引起经常变化的情况进行保护。举例说明，如图2 所示的三段式电流保护，在分布式电源接入之后，潮流分布发生了改变，在原来的线路保护中，只需要对单侧电源配置保护装置即可，但是在分布式电源接入之后，就要进行双向的电源保护装置的配置，如若不然，一旦K1点发生故障，分布式电源会向K提供短路电流，在流经QF1的时候，有可能会出现误动的情况；如果是K2点出现了故障，那么系统和分布式电源会同时向K2提供短路电流，速断保护的范围会从BC线路向相邻线路延伸，速断保护就失去了选择性；分布式电源的发电功率波动比较大，而且经常会出现分布式电源的接入、退出以及不同功率的发电，所以需要不同保护的整定值。将分布式电源接入电网，不但会对电源的结构和运行的参数带来改变，还会引起短路电流的大小和方向的变化，所以采取有效的措施对电网进行全面的保护是十分重要的。
图二
四、保护电网系统的措施
随着分布式电源并网运行，对电网的保护需要从保护系统智能化方面入手，从而更好的适应分布式电源发电功率的多变性。要能够实现保护的完整性、快速性、可靠性和经济性，也就是说要能够达到或者是超过原来保护系统的功能要求，并对一次系统的变化实现快速响应，而且要求可靠性指标达标并尽可能的降低成本。在保护系统中，互感器、比较原件、执行元件和信息通道等都是保护资源，在对这些保护资源进行组合的时候，要能够实现资源的共享和智能的组合，而不是简单的取舍，在对保护资源进行智能组合的时候可以使用现代智能化的变电站或者是智能终端，然后根据一次系统的信息，进行智能判断，对保护系统进行配置，从而使保护系统能够与电网的运行方式相匹配。
保护系统应该分为功能元件层、状态检测层和协调决策层，功能元件层就是指能够采集一次系统结构信息的保护元件资源，一旦元件信息异常，状态检测层就能够将采集到的信息传递给协调决策层，协调决策层进行判断，分析现有的保护能否满足电网运行状态的变化情况，如果满足就会维持，不满足就会对保护方案进行重构。
五、结束语
综上所述，随着人们对能源危机和环境危机的重视，新能源的开发和利用成为了研究的重点。分布式电源发电作为一种新能源利用的形式，分布式电源被越来越多的并入电网运行，但是随着分布式电源接入电网的数量和容量的增多，对电网造成了很多影响，本文从几个方面分析了分布式电源接入电网后对电网和保护的影响，需要采取有效的技术措施，尽量降低不利的影响，充分发挥出分布式电源并网运行的优势。
参考文献
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[3]孔祥平.含分布式电源的电网故障分析方法与保护原理研究[D].华中科技大学,2014.
论文作者:王芳英
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/23
标签：分布式论文; 电源论文; 电网论文; 系统论文; 线路论文; 电流论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第26期论文;