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摘要：传统配电网一般呈辐射型单侧电源的结构。分布式电源的接入，使得原来由单一系统电源供电的配电网改变为多电源配电网，进而影响到配电网的故障电流的大小和方向，进而影响继电保护之间的配合。本文分析了分布式电源接入对配电网传统电流保护的影响及对自动重合闸的影响，进一步提出了相应的改进策略。
关键词：分布式电源；配电网；电流保护；纵联差动保护；重合闸
0 引言
近年来利用可再生能源发电的分布式发电(Distributed Generation，简称DG)技术成为电力科研人员研究的新热点，得到了广泛的关注。 随着可再生能源的发展，大规模DG的接入给配电网带来了一系列的问题，其中对配网调度运行和继电保护的影响最为显著。深入分析DG的接入对配电网保护的影响，并提出针对性的解决方案，有利于保证电网的经济可靠运行。
1 传统无源配电网的保护及其特点
我国现阶段10kV配电网主要是辐射型单侧电源的结构，其电流、功率的方向是一个方向的，保护方案的配置不需要进行故障方向的判别,各元件通过简单的定值和时限的配合即可实现保护的协调，只需配置电流速断保护、限时速断保护和定时限过电流保护。
(1)电流速断保护是按照躲开最大运行方式下，被保护线路末端发生三相短路时的短路电流值进行整定，保护范围不能达到本线路全长的100％；用保护范围的大小来衡量被保护线路故障的反应能力。
(2)限时速断保护整定时与相邻下一条线路的电流速断保护配合，用来切除本线路上速断保护范围以外的故障。
(3)定时限过电流保护按照躲开最大负荷电流进行整定，起到后备保护的作用，它不仅能保护本线路的全长，还能保护相邻线路的全长 [1]。
2 分布式电源接入对配电网继电保护的影响及改进策略
分布式电源的接入，使得原来由单一系统电源供电的配电网改变为多电源配电网，进而影响到配电网的故障电流的大小和方向，进而影响配电网继电保护装置的正常运行[2]。配电网的继电保护将受DG的安装位置、类型和容量等因素的影响。
2.1分布式电源接入对配电网电流保护的影响
以分布式电源接入馈线中部为例，网架结构如图1所示。
图1 DG接入馈线中部网络结构图
（1）分布式电源对上游保护的影响
当F1点发生短路故障时，系统电源和DG共同向短路点提供短路电流。此时，如果DG容量较大，则DG会导致短路点的短路电流明显增大、短路点的电压会有所升高，进而使得系统电源供出的短路电流有所减少，影响P1保护的灵敏度，严重时导致P1保护拒动。
（2）分布式电源对下游保护的影响
当F2点发生短路故障时，保护P2流过来自系统电源和DG的短路电流，短路电流较DG接入前有所增加，保护P2能可靠动作切除线路，此时虽然P1也流过来自系统电源的电路电流，但由于P1与P2时限上的配合关系，P2先于P1将故障切除。
当F3点发生故障，保护P1将流过来自DG的故障电流，若此电流足够大，可能导致P1误动并切除本线路，造成LD1、LD2与DG形成电力孤岛，最终DG将自行解列。
当F4点发生短路故障时，流过P3的短路电流较DG接入前也有所增加，增大的短路电流可能导致P4瞬时电流速断保护躲不开而误动，从而使保护失去选择性。
2.2分布式电源对传统电流保护影响的适应性改进策略
根据以上分析，降低分布式电源的渗透率或DG容量，提高配电系统的短路容量和刚性系数，是解决DG影响的共同策略。具体对策归纳如下：
（1）适当提高靠近系统电源侧的断路器的瞬时电流速断保护的可靠系数。
（2）给分布式电源接入到系统母线之间的所有断路器的电流保护配备方向元件。
（3）给分布式电源接入点到系统母线之间的所有断路器配置定时限过电流保护，作为后备保护。
（4）接入馈线的DG必须配置低压低频自动解列保护和防孤岛保护。
2.3 含分布式电源配电网的纵联差动保护技术
对传统电流保护进行适应性改造，可满足分布式电源接入配电网后的保护要求，但是都要求分布式电源具有防孤岛保护功能，在系统电源失电后从电网脱离，这显然失去了分布式电源对配电网供电可靠性的贡献。在含有分布式电源的配电网中，局部或分区配置纵联电流差动保护可以实现在线路内任何一点发生故障都能瞬时切除，又可避免DG必须脱网的限制[3]。
3 分布式电源对自动重合闸的影响及其对策
在配电网故障中，瞬时性故障所占的比例高达80%以上，采用自动重合闸可显著提高系统供电可靠性。而分布式电源的接入，降低了配电网供电可靠性。具体影响及对策如下[4]：
3.1分布式电源增强了故障点电弧的持续性
如果接有DG的线路发生瞬时性故障，系统侧断路器在保护作用下跳闸并启动重合闸功能，若DG在故障后没能及时脱离线路，而是继续向故障点输送电流并导致故障点的电弧持续，进而导致自动重合闸重合失败。因此有以下几种对策：
（1）要求变流器型分布式电源具有快速监测孤岛并在检测到孤岛后立即断开与电网连接的能力，而且防孤岛保护的时间必须小于重合闸时间。
（2）系统电源侧断路器重合闸采用检无压重合方式，即确保在分布式电源断开后、下游配电网无电压时才启动重合闸。
3.2分布式电源导致重合闸非同期合闸
接入有DG的线路发生瞬时性故障，系统电源侧断路器在保护作用下跳闸，若DG没有从电网中解列，而是形成一个电力孤岛或微电网继续运行。由于电力孤岛与电网不能保持同步，此时非同期重合闸会对电网造成很大的冲击，这种情况是不允许发生的。因此自动重合闸必须具备检同期或自动同期功能。
4 结论及展望
分布式电源的接入使配电网的结构和运行方式都发生了巨大的变化，改变了配电网短路电流分布，进而影响配电网继电保护装置的正常运行。对于DG接入配电网的系统，当前提出的保护方案主要有：为了满足DG接入的要求，对原有的继电保护进行更新改进，或采用更高级的纵联电流差动保护，从而改进继电保护的准确性和灵敏度，使切除故障的效率得到提高。另外，智能电网普及和发展，智能化继电保护装置已经开始投入使用，能更好地反映系统运行和故障情况,大大提升了配电网保护系统的有效性，为DG的进一步发展建立了坚实的基础。
参考文献
[1] 卫波.分布式电源接入对配电网继电保护的影响及对策的研究[D].保定：华北电力大学，2013.
[2] 周卫，张尧，夏成军，等.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电力系统保护与控制，2010，38（3）：1-5.
[3] 谭又宁.含分布式电源的配电网继电保护研究[Ｄ].成都：西南交通大学，2009.
[4] 刘健等.配电网继电保护与故障处理[M]，北京：中国电力出版社，2014.
论文作者:田海峰
论文发表刊物:《电力技术》2016年第6期
论文发表时间:2016/10/16
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