(国网延安供电公司 陕西省延安市 716000)
摘要：根据国家电网Q/GDW 480-2012《分布式电源接入电网技术规定》的要求，当发生故障时必须全部隔离DG，让配电网回到原来单侧电源辐射模型，使保护装置能正确动作。该方法虽然能有效切除故障，但一定程度上造成了DG资源浪费。对此，本文就DG对配电网保护的影响进行分析，给出了接入DG的配电网的保护方案及其完善措施和建议。
关键词：分布式电源；配电网；继电保护；影响因素；防范措施
1 导言
本文主要研究分布式电源接入对配电网继电保护的影响。介绍了配电网继电保护系统结构，并对分布式电源接入对配电网继电保护装置的影响进行了分析讨论。
2 传统配电网结构及保护方法
传统配电网大多是单侧电源供电模式，配电网中的电流始终是从电源流向用户。对于如图1所示的单侧电源供电网络，正常运行时，离电源侧越远的线路，流过的电流越小。当图中无论是故障点F1，F2还是F3处发生短路故障，利用3段式电流保护，保护装置都能有效切除故障。
大而瞬时动作的电流保护称为电流速断保护。为了保证其选择性，一般只能保护线路的一部分。如图1所示，当F1点发生短路故障时通过电流速断保护使断路器P1动作，当F2点发生短路故障时电流速断保护不能使断路器P1动作。
（2）限时电流速断保护：当F2点发生短路故障时，限时电流速断保护能使断路器P1动作。
（3）定时过电流保护：当F2点发生短路故障时，定时过电流保护能使断路器P1动作。
在实际运行时，为了保护整条线路，可以将电流速断保护和定时过电流保护结合起来，或将限时电流速断保护和定时过电流保护结合起来，也可以将三者结合起来使用。
3 DG对配电网保护的影响
3.1 DG导致保护拒动和误动
当DG接入配电网时，配电网结构如图2所示，即不再是单纯的单侧电源供电网络，而是两端电源甚至多端电源供电网络。此时若发生短路故障，流过配电网各支路的电流大小和方向都发生了相应的变化，如果依然按照单侧电源供电网络模型对保护装置动作电流进行整定，显然不能满足多端电源网络的要求。
3.2 DG对重合闸的影响
（1）当发生故障、DG从系统中解链形成孤岛后，DG的电源频率和相角有可能和系统的电压频率和相角失去同步，在这种情况下进行合闸会造成系统因失稳而发生振荡。
（2）当发生故障而DG却没有从系统中解链时，DG会向短路点提供持续的短路电流，导致故障点电弧持续存在，重合闸失败。
4 含DG的配电网保护方法
4.1含DG的配电网保护思路
由于DG的接入使得配电网由单侧供电模式变为多端供电模式，从而使短路故障时仅由配电网单侧电源提供变成由配电网电源和DG共同提供短路电流，DG的接入改变了传统配电网短路故障电流的大小和方向。对此，研究者们主要从2个方面提出了改进措施：短路故障时减小DG提供的短路电流和重新整定保护装置动作电流并加装方向元件。
4.2减小DG提供的短路电流
（1）通过限制DG容量来减小DG提供的短路电流。从图2所示接入DG的配电网结构图及可能出现的4种情况分析，造成保护装置拒动和误动的主要原因是DG的容量太大，因此只要减小接入配电网的容量即可使保护装置正确动作。此方法的缺点是限制了区域新能源的大规模发展。（2）通过在DG处串联电抗器来减小DG提供的短路电流。如图3所示，当馈线1上F1点处发生短路故障时，P2和P4无故障电流流过，所以不动作；流过P1的短路电流由电源S和DG共同提供，P1动作切除故障；此时P3虽然感受到了由DG产生的短路电流，但由于串联电抗器的作用，流过P3的短路电流很小，P3不会误动。其他故障点的短路故障分析方法与2.1的（2），（3），（4）相同。虽然理论上该方法是可行的，但配电网正常运行时由于串联电抗器的存在，将在电抗器上产生较大压降，不利于电力系统的稳定运行。
图3 DG处串联电抗器的配电网结构
4.3定值调整并加装方向元件
加装方向元件的配电网结构如图4所示，图中P5为方向元件。在此，将电流从电源S流向馈线的方向定为正方向，相反方向为负方向。首先重新整定P1，P3和P5的动作电流：P1的动作电流大于F2处短路时流过P2的电流，且小于F1处短路时流过P1的短路电流；P3的动作电流大于F4处短路时电源S提供的电流，且小于F3短路时由电源S提供的短路电流；P5的动作电流大于F1处短路时DG提供的电流，且小于F3短路时由DG提供的短路电流。只有当流过P1，P2，P3和P4的电流为正方向且大于动作电流值时它们才动作，只有当流过P5的电流为负方向且其值大于动作电流值时P5才动作。
图4安装方向元件的配电网络
（1）当馈线1上F1点处发生短路故障时，P2和P4无故障电流流过，所以不动作；流过P1的短路电流由电源S和DG共同提供且方向为正，P1动作切除故障；此时P3虽然感受到了由DG产生的短路电流，但因为方向为负，所以P3不动作；P5感受到的电流小于其动作电流，不动作。（2）当馈线1上F2点处发生短路故障时，P1和P2流过的短路电流由电源S和DG共同提供，P2可以动作切除故障；P1感受到的电流小于其动作电流，不动作；同理，P3，P4和P5也不动作。（3）当馈线2上F3点处发生短路故障时，P1，P2和P4中没有短路电流流过，断路器不动作；P3感受到电源S提供的短路电流，方向为正，其值大于动作电流，P3动作；P5感受到的电流方向为负，其值大于动作值，P5动作。（4）当馈线2上F4点处发生短路故障时，P1和P2中没有短路电流流过，断路器不动作；P3感受到的短路电流小于其动作电流，不动作；P4流过的短路电流由电源S和DG共同提供，其值大于P4动作电流，断路器正常工作；P5感受到的电流方向为正，不动作。
5 结束语
在当今能源匮乏、环境问题日益严重的情况下，分布式电源作为高效、环保的新能源,其应用前景正日益得到社会的普遍认同，分布式电源并网技术的应用推广也更具有现实意义。然而，大量的分布式电源并网运行将深刻影响配电网中短路电流大小、流向及分布，传统的继电保护将无法满足要求，采取合理的继电保护方案，使其有效地保护含光伏发电的配电系统，以期促进分布式电源健康快速的发展。
参考文献
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论文作者:刘伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
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