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摘要：对分布式发电对继电保护及其自动化的影响进行分析研究，对分布式发电接入到电力系统中带来的线路的潮流分布和短路电流大小、方向、分布的改变进行讨论。对于传统的继电保护系统应用装置已经不再适合现在的发展需要，文章主要基于智能自动化电气，针对传统电流型继电保护以及基于馈线终端单元的自动化保护方案来对分布式发电在配电网保护系统的作用及自动化的影响进行分析，阐述分布式发电的作用。
关键词：分布式发电；继电保护；自动化
随着社会的进步和发展，大量的能源资源被开采，由于近年来对资源的无节制开采和利用，使得许多我们生产生活中必须的资源进一步匮乏，并且资源能源的燃烧和利用对环境造成了严重的污染，带来了一系列的环境问题，如向空气排放大量的有毒气体引起的雾霾天气，不仅影响我们的出行，还对人们的身体健康造成伤害。能源匮乏和环境污染成为困扰世界各国的头号问题，近年来世界各国都加快了对新能源的开发和利用，寻找可再生能源来替代不可再生资源（煤、石油）。目前电力行业迅速发展迅速，广泛应用于人们的日常生活和生产中。电力系统对于清洁能源的应用对于改善环境污染和能源匮乏起到了重要的作用，其中利用清洁能源的分布式发电技术在电力系统中迅速发展起来。
分布式发电技术指的是可以在用户附近布置小模块化且分散的装置，发电容量一般在数kW到50 MW不等，是一种安全、高效、可靠的发电技术。分布式发电的主要设施有：生物发电、风力发电、水力发电、光伏电池、内燃机、微型燃气轮机等。将分布式电源接入到原有的配电网络中后，短路时的系统各条线路的潮流将会相应的发生改变，电流电路的改变将会对原来继电器的保护产生一系列的影响，如可能会导致原继电保护发生拒动、保护不能互相配合以及保护误动作等。同时在原来的电源中接入分布式电源后，故障水平也会发生相应的变化，运行的分布式电源的数量和种类都会影响故障水平的高低，因此要想让故障水平得到提高就需要将开关设备进行升级，因为故障水平降低后，电流保护可能会发生很多问题。虽然分布式电源对继电会带来有益的影响，但是它所产生的关系到电力系统安全稳定运行的问题亟待解决，本文通过介绍分布式发电对继电保护及其自动化的影响，就如何将断路器的容量和升级保护装置进行提高和发展，确定新的保护方案或采用新的继电保护装置等总结了以下主要内容，并对一些可行的方法进行讨论。
1 配电网的保护配置
随着电力新能源的发展，分布式发电技术大量的应用在配电系统装置中，渗透率在电力系统中也越来越高。目前，中低压配电网是我国主要应用的电力网络，主要的供电网络类型有单侧电源、辐射型网络等。我国的继电保护整体水平较低且地区之间的发展很不平衡，特别对于辐射状配电网来说，由于发电潮流是单向且流动的，并且有80%-90%都是瞬时发生的故障，因此，传统的配电网络保护设计一般都是在主馈线上装设自动重合闸装置，在变电站处安装基于断路器的三段式电流保护，将熔断器设置在支路上。发生故障之后，因为仅将发生故障的支路断开，因此瞬时故障会进行自动重合闸，这样就可以将断路器及各侧支路上的熔断器与自动重合闸装置之间相互协调。如果要实现对整个网络进行保护，就要让每个熔断器分别与其直接相连的上、下一级支路上的熔断器相互协调配合。配电网潮流具有不确定性和方向性，因为这种保护一般是通过10 kV馈线接入到配电系统中的，这样就会增加电力系统继电保护设置和动作值的难度。随着分布式保护系统在电力系统中的应用，传统的配电模式发生了改变，其中最重要的一点就是将原来的配电网络潮流方向改变了，很多分布式电源需通过电力电子转换设备将其转换成交流电，如光伏电池，因为这种电池在放电放出的是直流电，这种装置具有非线性、低惯性等特点。
电压水平一定时，一般来讲，功率是从高压电网流向低压电网的，但也可以是双向流动的，分布式发电比例的增加可能使功率从低压电网流向中压电网，也就是从配电网到输电网。微网有3种运行方式：孤岛运行方式、与大网联网运行，大网与分布式电源同时供电的混合运行方式。微网中含有大量的电力电子功率元件，在各种运行中，潮流分布的方向也是不同的，电流的流向也会有一定的变化，故障时的短路电流比较小，常规的保护可能会不启动，以至不能切除故障支路。这样就让微网原有的保护定值和配合方法在运行模式变化后就会出现问题。要想最充分有利的应用分布式发电，就必须要慎重对技术因素、安全因素进行思考，就如何解决各种运行模式下继电保护的保护满足安全性、可靠性、灵敏性等问题进行考虑，根据实际情况采取安全可靠的并网保护装置。
分布式发电对继电保护及其自动化产生的影响主要有以下几个方面：
1.1 分布式发电对故障电流的影响
分布式发电引入配电网后，为了影响故障电流的水平，会在故障发生时对故障点提供故障电流。这时，可以用一个模型来表示，分布式发电的表示可以用一个电源串联电抗模型来表示。对于不同类型的分布式发电设备的电抗值也是不同的，每个都代表着该电源的故障电流注入能力，具体内容如图表1所示：
1.2 分布式对三段式电流保护影响
分布式会对非全电缆线路配置三相一次重合闸，在主馈线上配置瞬时电流速断保护、定时限电流速断保护和过电流保护传统的三段式电流保护，对在馈线发生瞬时性故障时，能够快速恢复供电。
1.3分布式能够降低保护线路的灵敏程度，严重时可发生拒动，带来较为严重的影响。
2.分布式装置系统对自动重合闸的影响
传统的配电网是辐射型结构的，因此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，将分布式装置系统引入后，如果线路发生故障跳闸，发生故障的部分与电网不再相连，这时就会失去系统电源。在与配电网相连继续工作时，分布式装置在发生故障后很有可能没有跳离线路而形成由分布式装置单独供电的电力孤岛，这些孤岛在平时看似正常运行，虽然保持了正常的额定功率和电压但却给自动重合闸埋下了隐患。当分布式装置发生加速或减速时是在系统电源跳开至自动重合闸动作这段时间内，因为这段时间内电力孤岛与电网不能保持同步以至于发生自动重合闸动作，这时就会出现相差较大的角。非同期重合闸一般情况下会发生很大的冲击电流或电压，线路保护在巨大的冲击电流的作用下很可能发生误动和再次动作，同时，冲击环流也很有可能带来致命的冲击，带来很大的影响。
3 结语
伴随着科技的飞速发展，社会的各行各业都呈现一种欣欣向荣的势态。尤其是电力行业发展尤为速度，作为电力行业系统发展的一个重要的方向，分布式发电（DG）装置大量广泛的应用于电力系统，虽然带来了不少的便捷与实惠，但是大量的分布式发电装置并网运行后，还可能带来其它的影响，例如分布式发电装置可能会影响配电网的可靠性和安全性。文章在综述分布式发电对继电保护影响的前提下，总结了解决的方法和方案，提出了见解。文章中提到为了使配电网供电性能更加的稳定和可靠，提出可以将系统分区，提高了配电网供电的质量。主要的过程是通过断路器将各区域之间进行连接，在线感应故障、识别故障类型和故障区域、并向相应的断路器发出跳闸信号的通知，这些过程都是由配电站处的继电器来完成，这样就可以将故障区域的分布式电源切除，对发生故障的线路进行隔离，避免对其他正常线路的影响。对于非故障线路之后的正常运行，可以由瞬时故障的自动重合闸通过主继电器完成。综上所述，分布式发电给电力系统正常运行的基础保障继电保护及其自动化带来了十分重要的影响，对于新能源发电的分布式发电及微网技术带给传统的电力系统机遇与挑战，我们一定要时刻提高警惕，抓住机遇，规避风险，让分布式发电在配电系统中更好的发挥作用，推动我国新能源发电的发展。
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论文作者:孙玎
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/20
标签：分布式论文; 故障论文; 电流论文; 发生论文; 配电网论文; 继电保护论文; 电源论文; 《电力设备》2015年第10期供稿论文;