分析分布式新能源接入配电网的继电保护论文_吴珊

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摘要：随着能源结构的变化以及能源技术的发展，分布式新能源（DG）与现有电网并网运行是一个可以预见的趋势。DG接入并网运行会对原来配电网故障造成新的影响因素，并增加保护失误或者失败的可能性。因此，对并网的继电保护方案进行讨论具有重要意义。

关键词：分布式新能源；并网运行；继电保护；能源安全

引言

当前，世界主流的电力系统是单一供电模式，这对于满足多元用户的质量要求显得有诸多不足，而且在安全性方面也难以保证。因此，更加环保、供电质量更可靠且成本更低的分布式新能源（Distributed Generation，DG）成为未来主流的可能性更高。分布式新能源与现行电网并网后呢能够在供电质量、环保和经济性等方面有较好的表现，然而DG并网运行会使得配电网的结构发生变化，这就为配电网的保护提出了新要求。

1.分布式新能源接入对配电网继电保护及自动重合闸的影响

1.1分布式新能源接入对配电网三段式电流保护的影响

如图1所示，分布式新能源（DG）从原电力线路的中部接入，这就对系统的线路性质造成改变。系统与DG之间可以双端供电，其他部分则仍是单端供电。在这样的情形下，线路发生故障的位置不同对配电网的影响也呈现差异。

图1 含分布式电源配网图

如图1所示，分别有F1至F5这5个不同的可能发生短路故障的点：

当F1处出现短路故障时，保护3、保护5和保护6感受不到短路电流，都不会受到影响。对于保护1而言，尽管其短路电流增加，然而经过其的故障电流并没有增加，因而它也不会受影响。对于保护2而言，DG会向其供给短路电流，当DG的容量达到一定标准时会促使保护2产生动作。

当F2处出现短路故障时，保护3、保护5和保护6感受不到短路电流，都不会受到影响。对保护1一起保护2而言，它的短路电流由系统提供，因而不会受影响，其故障可以被切除。

当F3处出现短路故障时，保护5和保护6感受不到短路电流，都不会受到影响。故障电流会向DG分流，因此流过保护1和保护2的故障电流可能不足以使其灵敏反应，从而出现拒动的情形。

当F4和F5处出现短路故障时，按照以上类似的分析方法，可以得知：保护3不受影响，保护1、保护2会出现误动。

1.2分布式新能源接入对配电网自动重合闸的影响

DG接入以后，局部双端供电的新情形会对重合闸会造成不可避免的影响。如图1所示，在F1处出现短路故障的情形下，可以通过跳闸的方式消除故障。但是，来自于DG的电流会在此处形成持续电弧。如果在此时进行重合，可能造成重合的不同期，从而威胁电网的稳定性。

2.分布式新能源接入配电网的继电故障计算举例

在对DG接入对配电网继电保护及自动重合闸的影响进行分析以后，就有必要对如何进行继电保护进行探讨。接下来，本文将以如图2所示的配电网为例展开讨论。

如图2所示，该配电网的容量为40MW，电压为10kV，L1和L2处的负荷分别为2+j0.2 MVA、3+j0.4 MVA；DG由线路中部接入，其上、下游的线路阻抗分别为X11=（1.18+j3.2）Ω、X12=（1.26+j3.7）Ω，X13=（0.36+j1.7）Ω；馈线的阻抗分别为X14=（0.46+j2.7）Ω、X15=（1.4+j1.7）Ω。分布式新能源接入并网后的容量为4MW。

表1为DG接入后的配电网与原始配电网在各个不同状态下的故障数据。从表1的数据可以看出，在接入DG以后，配电网的电压更加稳定。然而，这也不可避免地改变了故障处的电流。如图2所示，F1和F2出现短路故障时所引发保护动作不同。当F1出现短路故障时，DG会吸收掉一部分故障电流，从而使得故障处的电流降低，这会使得保护F1出现拒动；而当F2出现短路故障时，DG会持续供电，从而增加故障处的短路电流，这会造成1的误动。

3.DG配电网的继电保护配置方案

从第2部分的分析可知，DG并网后会对继电保护造成两种影响：降低故障电流引发拒动、增加故障电流引发误动。在DG接入实践中，有三种接入方式：第一种，10kV专线接入同等电压的系统母线；第二种，T接入同等电压的系统线路；第三种，截图380V的配网。对于第一种接入方式，已经拥有明确而成熟的处理继电保护方案。对于第三种接入方式，由于并网后的容量较小，一般不需要继电保护。目前研究比较多的是第二种接入方式，本文接下来也将对此方式的继电保护配置方案进行探讨。

从表1和图2可知，保护1的故障电流不会受到DG上游故障的影响，而当DG下游发生故障时，DG会外汲部分电流，就可能造成保护拒动。保护拒动可能对系统造成损害，因此需要对此进行研究保护方案。如果系统允许保护在1秒内切除，那么就不想要进行调整；如果系统保护在1秒后海不能够切除，就需要设置延时电流速断。

在相邻路线发生故障的情形中，DG会不断提供故障电流，保护1可以对此进行监测，但显示电流速断保护不会发生。但是，如果保护2未在1秒内执行保护动作，保护1会进行过电流保护。为此，需要在保护1增设方向判定器件，当故障为反向时，不采取保护，防止保护误动；另外，还可以对保护2以及保护1的过电流保护时间进行调整，通过增加保护1的动作时间来防止保护误动。

4.结束语

DG接入会对配电网的系统产生影响，尤其是在自动重合闸以及继电保护方面带来变数。在继电保护方面，DG接入会造成DG下游保护设备的误动或者拒动，并且可能会馈线的故障保护产生影响。在设置保护方案时，需要根据并网的具体设置。

论文作者:吴珊

论文发表刊物:《电力设备》2015年8期供稿

论文发表时间:2016/3/11

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