摘要：分布式电源作为一种新型的电力使用方式，一方面使得电能的生产运行更贴近人们的实际生活，另一方面，将分布式电源接入原有的配电网络也不可避免的使得配电系统的运行更加复杂化，为电力行业的快速发展带来了一定的阻碍。在此基础上，本文结合专业的理论知识，通过实验的方式，总结出了分布式电源位置、容量的变化，对配电网络系统保护装置带来的几点影响。
关键词：电源容量；分布位置；整定值
与高压系统的保护系统相比，继电保护系统对配电网络的保护属于简单模式。常见的继电保护系统包括电流、电压、距离等保护方式。而保护动作值主要是指保护装置的故障切除与后备保护的启动值。为测定分布式电源对继电保护装置的影响，下面通过实验的方式对电源的影响因素进行测评。
一、实验目的与实验模型
1、实验目的
分布式电源是指分布在配电网中的功率为10kW~30MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。分布式电源具有调峰、再生能源的利用、节省输变电投资、降低网损、提高供电可靠性等效益。DG主要包括燃料电池、小型热电联产、小型水力发电站、风力发电、太阳能电池阵列以及生物发电等多种形式。中小容量的分布式电源接入配电网中，在故障发生时将对故障点提供故障电流。从研究继电保护的角度而言，分布式电源模型可以用一个电源串联电抗的模型来表示。因此所需要考虑的是，在故障发生时分布式电源能够提供多大的故障电流。对于不同类型的分布式电源，其电抗值是有所区别的，它代表着该电源的故障电流注入能力。分布式电源对配电网产生的影响与配电网和分布式电源的运行情况相关。配电网的特点是呈放射形结构并由单电源供电，配电网的继电保护是以此为基础设计的。当分布式电源接入配电网后，配电网的结构将发生改变。当配电网发生故障时，除了系统向故障点提供故障电流外，分布式电源也将对故障点提供故障电流，改变了配电网的节点短路水平。因而影响配电网继电保护装置的正常运行。
将分布式的电源连接到配电网中，对短路故障及电网的保护装置都有着一定程度的影响，为检测出不同容量、不同位置的分布式电源对保护系统造成的影响，本文以图1为继电网模型，通过仿真算例来对不同位置、容量的分布式电源对继电保护装置影响的差异。
2、实验模型
配电网络系统的容量100MV，电压的标准为10.5kV。分布式电源先与变压器进行连接，然后将变压器与配电网络连接到仪器，应注意变压器应该与电源的容量相等，为测试分布电源的最大阻抗，选用最大的故障电流注入，即换流器注入100%到400%的电流注入能力，由控制装置决定电流的注入持续时间。在同步电机中注入500%到1000%的故障电流，后持续下降到200%到400%的范围内。配电网络的感应电机故障电流的注入能力为500%到1000%，在在10个周波内逐步衰减直至可以忽略不计。配电网络中线路1与线路2等长为5千米，线路3为7千米。
.png)
二、电源容量实验
将分布式电源在同样的地点进行安装，并使用相同的网络参数，将电源不同容量的短路电流进行计算，确定对配电网保护装置的影响程度变化，及其发生的条件。在实验时，为测试短路条件最差时保护电路的情况，因此采用的是配电系统运行速率最高时，出现的三相短路。将几种容量不同的分布式电源接在母线上（A），配电网在短路时不同节点的故障分布情况如表1。从仿真实验数据中可知，在分布式电源连接主线位置不发生改变的情况下，配电网络出现故障时，电源容量的变化影响着电网中的短路电流。观察表1的数据我们可以发现当B点发生故障时，分布式电源的容量越大，注入B点的故障电流随之增大。在R2点的故障电流增大，但R1部分的流经电流有所下降。C点故障情况与B点类似。接入分布式电源与未接入电源的配电网相比，相同的故障点，接入分布式电源的下游部分故障电流量增加，上游部分的故障电流相对减少，这种情况使得配电网下游部分的保护范围扩大，与之相对应的是上游的保护范围缩减。
与此同时，当电源容量为3.25的情况下，B点的三相故障电流为1848A，其保护的整定值达到了1846A，电流的速断保护系统将迅速启动。分布式的电源容量超过3.25时，B点的保护范围扩大到第3段线路，该线路一旦发生故障，R2、R3达到电流保护的整定范围，保护系统启动，这种情况下继电保护装置的启动失去了选择的可能。为确定保护延伸的范围，当电流到达整定值时，一般以故障点与线路末端的距离比上临线的总长度再乘以百分之百为标准，量化故障影响范围。
.png)
三、分布位置实验
分布位置变化的电源实验，仍是参照上组容量变化实验的参考数据，在接入点分布式电源容量相同的情况下，短路电流为4MV，具体的分布情况如表2所示。
仿真实验的数据表明，分布式电源的容量相等，改变电源接入电网的位置，会对配电网络的故障情况、保护范围、短路电流分布等产生较大的影响。电源接入点在线路1与线路2上变化，当线路2的末端注入故障电流是。接入点由首端向末端位置移动的过程中，电源的注入电流量也逐步增大。根据实验可知，当分布式电源在线路1上连接时，位于保护范围的上端，电源的助增电流加大，其故障电流也随之增加。接入分布式电源的配电网故障电流大于未接入的配电网，扩大了保护范围。分布式电源连接在线路2上时，电源的位置在保护范围的下游，线路末端出现故障情况，流经该点的故障电流增加。分布式电源对流经的电流产生分流作用，使得故障电流小于未接入配电网络，发生相同故障时，接入分布式电源的配电网降低了断电保护的作用范围。
结语：
通过上述实验可知，分布式电源接入位置不同，容量不同，会对线路的短路电流分布带来不同的影响，配电网络的保护范围及整定值也有所差异。电源的容量越大，其助增电流越大，增加了线路的保护范围，降低了保护的选择能力。同时，当分布式电源处于保护装系统的上游时，保护范围扩大；在下游时，范围缩减。
参考文献：
[1]范永宇，潘琪，姜臻，等.苏州电网并网分布式电源防孤岛的继电保护控制策略研究[J].电力系统保护与控制，2017，45（2）.
[2]张凯翔，张肖青.分布式电源对配电网影响与协调控制策略研究[J].智能电网，2017（4）.
论文作者:房艳玲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：电源论文; 分布式论文; 电流论文; 故障论文; 容量论文; 配电网论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第17期论文;