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摘要：通过对具体项目的分析，提出了分布式发电并网的遵循原则以及相应继电保护的特点及相关措施。
关键词：分布式发电；并网；继电保护
DG（Distributed Generation）指的是为了满足一些特殊用户的需求、支持已有的配电网的经济运行而设计和安装的在用户处或其附近的小型发电机组，。目前，由于环境污染问题越来越严重，清洁能源的发展将是未来的发展方向，例如小型风电及小型光伏发电的兴起就是一个典型的例子。由于分布式发电区别于集中式发电的一个重要特点是它直接与电网配电系统连接，随着其不断发展完善成熟，在未来的工程设计中必将不断的遇到这种情况，使得我们有必要通过分析其特点来确定相应的设计原则。唐山**啤酒厂项目就是一种比较典型的DG 案例，希望通过分析能提供一些有益的借鉴。唐山**啤酒厂在生产过程中产生的废液在废液池中产生大量的沼气，之前一直是直接点燃，为达到资源综合利用的目的增加了一台3MW 的发电机组，供工厂使用。因为整个工厂的用电负荷不大，其最高电压为10kV，进线电源也是由附近的电网变电站引入的，由此面临一个发电机与配电系统并网与否以及相应保护配置的问题。
1 分布式发电并网特点与原则
目前，对于DG 并网并没有统一的国家标准和规范，只能根据当地电网的实际情况和一些相关规定，与当地电力部门协商确认。由于DG 与电力系统之间存在以下4 种关系方式：a、DG 独立运行向附近用户供电的方式；b、DG 独立运行但DG 与当地电网之间有自动转换装置；c、DG与系统并联运行但DG 对当地电网无输出；d、DG与系统并联运行且向当地电网输出电能。通过分析可知，a方式由于没有和当地电网联系，用户供电可靠性低，DG 对当地电网无影响；b方式与当地电网有联系，用户供电可靠性稍好，DG对当地电网无影响；c方式与当地电网联系较好，用户供电可靠性高。但如果DG 发电能力超出用户要求则需要一定的控制策略，可能导致系统脆弱，DG 对当地电网有影响；d方式与当地电网联系好，用户供电可靠性高，系统稳定，但DG 对当地电网有影响。经当地电力部门研究，要求唐山**啤酒厂项目采用第三种方式，另外由于有一种研究认为DG 通过变压器与电力系统互联有利于治理电能质量、配合系统保护、避免过电压，以及通过并网变压器与配电系统并联时，可以通过选择不同的变压器来满足系统对于DG 机组接地方式的要求，并且变压器对于抑制直流注入和隔离谐波有积极作用，所以当地电力部门认为，无论何种DG 并网都应该通过并网变压器(又称“隔离变压器”)与电力系统互联。
2 分布式发电对配电网保护的影响
DG 作为新兴的发电形式，在配电系统并网、引入后，使得配电系统从放射状无源网络变为接有分散电源的有源网络，影响配电网运行、管理和动态过程。DG 的引入使得配电系统从传统的单电源辐射型网络变成双端甚至多端网络，从而改变故障电流的大小、持续时间及其方向；DG本身的故障行为也会对系统的运行和保护产生影响。配电网潮流的不确定性，将会对电力系统继电保护的设置和动作值的整定增加一定的难度。传统的保护系统是在假定配电系统都是放射状的基础上设计的，而随着DG 在配电网的渗透，保护系统设计的基础就发生了改变。传统的典型保护设计方案通常是主馈线断路器采用电流速断保护和过电流保护组成的两段式保护，并配置三相一次重合闸(前加速)装置。结合图一所示系统图进行分析。
分布式发电对配电网主馈线的两段式电流保护的影响主要表现在以下几个方面：（1）导致馈线保护拒动作。如图所示，如果AB 间短路，保护R4 将感受到由DG流至K1 点的反向故障电流。由于保护没有判断电流方向的元件，若DG容量不足够大时，反向故障电流将不可能超过R4 处的电流速断保护的整定值。此时R4 的保护就会拒动作。（2）相邻馈线故障时，反向故障电流可能导致本馈线保护误动。如图所示，如果相邻馈线A 上的K2 点发生故障时．保护R3 感受到的故障电流由系统侧电源和DG 共同提供，其电流值大于未接入DG 时的值，保护的灵敏性将提高。而保护R2 和R4 也将感受到由DG 提供的反向故障电流，当DG 容量较大时，这个电流有可能超过保护的整定值，使保护R2或R4误动作。（3）使一些保护的保护范围增大，而另一些保护的保护范围减小。如图所示，按照保护配置的选择性原则，在未接入任何分布式电源，当 K3点故障时，应由保护R6 动作切除故障馈线，如果由于某种原因R6 拒绝动作时，应由R4 的远后备保护动作切除故障。现假设有DG 接入配电网，在K3 点故障时，流过保护K3 的故障电流随着DG 容量的增大而增大，但是流过保护R4 的故障电流却因DG 的分流作用而小于未接DG 时的值。与接入DG 之前相比，对于K3 点的故障，保护R6 感受到的故障电流增加，保护R4 感受到的故障电流减小，这将使得保护R6 的保护范围增大，而保护R4(作为保护R6 的远后备保护)的保护范围减小。（4）并网运行与孤岛运行不同工况下短路电流差异很大，使保护复杂化。（5）在DG 引入前，配电网为辐射式结构，自动重合闸在恢复瞬时性故障线路的供电时，不会对配电系统产生任何冲击和破坏。DG 引入后，一旦线路因故障而跳闸，在系统电源跳开至自动重合闸动作这段时间内，DG 很有可能加速或者减速运转，以至于自动重合闸动作时，电力孤岛与电网不能保持同步，出现很大的相角差。非同期重合闸会引起很大的冲击电流或电压，因此，DG 的引入使得自动重合闸对瞬时性故障的恢复产生了很大的影响。DG 需装设低周、低压解列装置，同时为避免非同期重合闸给电网和DG 带来的冲击，系统侧重合闸继电器需检测线路无压，DG侧检测同期。可见若将DG 引入配电网络中，需要对现有的保护方法和整定原则进行调整和修改。
3 结论
随着清洁能源的快速发展，分布式电源接入配电网的情况必将越来越多。这就势必深刻影响配电网的结构和继电保护。分布式发电应遵循系统故障时，DG 能孤岛运行保证一部分设备正常运行；DG 故障时能及时切除，保证系统供电正常的原则。分布式发电的继电保护原则在不改变原有系统相关保护协调性的基础上，在传统典型配电保护方案中增加逆功率、线路纵联差动等保护，以增加保护的可靠性和选择性。分布式发电并网必将是以后配电系统的主流方式，所产生的问题必须引起供电部门的高度重视，充分研究分布式发电与电网的关系和其本身的特点，提出新的保护方案；发展简单、实用、可靠的孤岛保护方案。
参考文献：
[1]栗然，马慧卓 ，等．分布式电源接入配电网多目标优化规划．电力自动化设备，2014 , 34 (1)
[2]易桂平，胡仁杰．分布式电源接入电网的电能质量问题研究综述．电网与清洁能源，2015 , 31（1）
论文作者:余婷婷
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/4
标签：电网论文; 电流论文; 故障论文; 分布式论文; 系统论文; 配电网论文; 电源论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;