分布式电源对配电网继电保护的影响和应对措施.doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流分布式电源对配电网继电保护的影响和应对措施【精品文档】第 4 页分布式电源对配电网继电保护的影响和应对措施【摘要】随着能源与环境问题的日益突出，我国以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的大电网供电模式存在的弊端日益显现。基于可再生能源的分布式发电技术（Distributed Generation，DG）得到快速发展。分布式电源接入系统后，在多个方面影响配电系统的运行，而保护问题被认为是发展分布式电源的最大技术障碍之一。本文主要概括分析了分布式电源并网对配电网继电保护的影响，并提出应对策略。【关键词】分布式电源；继电保护；重合闸0.前言2013年1月27日，珠海市人民政府与广东电网公司、南方电网能源公司分别签署战略合作协议携手打造珠海智能电网建设和新能源开发示范市。合作双方将通过推进智能电网的建设和推动珠海太阳能、海上风电、地热能、生物质能、海洋能等新能源的开发利用，调整优化珠海能源利用结构，大力发展循环经济，将珠海打造成国家级新能源示范城市。为了在建设新能源示范城市的实践中占据主动，珠海供电局成立了以局长亲自担任组长的新能源并网应用研究小组，旨在了解掌握国内外新能源发电技术的发展和应用动态，研究分布式电源接入对珠海电网的各方面影响，并提出对策和建议。本文结合笔者在珠海供电局新能源并网应用研究小组的学习和研究经历，系统的研究了DG 接入配电网后对配电网保护及重合闸的影响，并根据配电网的特点，提出了应对措施。1.分布式电源的定义分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源（太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电供能的技术，分布式发电主要优势就是灵活、经济与环保，但同时也具有间歇性和随机性等特点。分布式电源只有并网运行才能有效发挥其优势，但大量分布式电源的并网运行对配电网的原有保护的运行环境产生深刻的影响。解决由此引起的相关问题具有非常重要的现实意义。2.分布式电源对配电继电保护的影响分析分布式电源接入配电系统后，改变了系统原有的结构和接线方式，由单电源供电变为两端供电或多电源供电，增加了支路数量，系统故障情况变得复杂。当系统发生短路故障时，两个以上的电源均提供短路电流，这扰乱了原有的继电保护配置方式1。下文对各种不同情况下的分布式电源接入情况进行分析。2.1分布式电源接在馈线末端对保护的影响如图1.1所示，DG 接在母线4 上，系统由单电源变成双端电源供电系统。当F1发生故障时，流过B1的故障电流与DG接入前基本一致，因此B1能够正确动作，而流过B2、B3的故障电流在DG接入前为0，DG接入后会提供一定的方向故障电流，当DG容量足够大时，该短路电流将导致B2、B3误动作，且因正常情况下B3过流保护定值小于B2，因此B3将先与B2跳闸，失去保护的选择性。图1.1当F2 故障时，本应该由保护B4 切除故障，但由于DG 的接入，保护B1、B2、B3 将由分布式电源注入反相的故障电流，可能会引起保护的误动，在传统三段式电流整定时，保护B3 的整定电流最小，因此保护B3 最有可能误动。另外由于分布式电源对故障电流的助增作用，使得保护B4 的保护范围扩大，有可能使B4 的保护范围延伸到下一级线路，与下一级保护失去配合，使得B4 误动。2.2分布式电源接在中间母线对保护的影响如图1.2所示，当分布式电源下游F1发生故障时，由于DG 的存在，对保护B2 流过的故障电流有助增作用，势必会延长B2 的电流速断保护的保护范围，当DG 容量达到一定容量时，B2 的速断保护范围会延升到线路3-4，保护B2 将和保护B3 失去配合，不能满足选择性的要求。由前面的短路电流注入情况可知，分布式电源下游故障时，会对保护B1 流过的故障电流有一定的削弱作用，因此当F1点发生故障时，流过保护B1的故障电流将会减小，缩短保护B1 的保护范围，当接入的分布式电源达到一定容量时，甚至会使得保护B1 不能作为下游相邻线路的后备保护。对相邻馈线的影响，当F2故障时，由于分布式电源会通过保护B1 注入故障电流，如果分布式电源注入故障电流足够大，并且保护B1 未安装方向元件，保护B1有可能误动。2.3对重合闸的影响在电力系统中，线路80%都是瞬时性的故障，因此在单侧供电的配电系统中配置重合闸，在线路发生故障时，故障迅速隔离，随即重合恢复正常供电。由于传统配电网的重合闸是针对辐射型结构配置的，因此DG 接入后也会对重合闸产生影响。1）传统的单辐射性配网线路，当线路上发生故障时均由电源侧开关跳闸，之后开关启动重合。若为瞬时性故障，则重合成功，在接入DG之后，由于变电站侧开关跳闸后，DG仍持续向故障点提供故障电流，故障点的电弧将持续存在，则可能导致绝缘击穿，由瞬时故障发展成永久性故障，导致重合不成功。2）由于DG的存在使配电网成为双端供电系统，而传统的配网线路重合闸并没有考虑检同期（线路侧无PT），在线路发生故障跳闸后，再次重合时将涉及到检同期问题，若电源侧开关重合时DG仍未解列，则可能对系统造成很大的冲击。经过以上分析可以得出，分布式电源接入对配电网继电保护的影响可归纳为四个方面：当故障点位于DG的上游时，由于各级保护之间没有配置方向元件，DG上游之间各保护可能发生误动，且失去选择性；当故障点位于DG的下游时，DG的接入将导致流过DG下游保护的电流变大，而流过上游保护的电流变小，对DG下游的保护，可能导致过流保护越级动作，对DG上游的保护将导致灵敏度降低；当故障点位于相邻线路时，DG接入可能导致所在馈线保护误动作；DG的接入还可能导致瞬时性故障因断弧失败而发展成永久性故障，同时也存在重合闸同期问题。3.相关应对措施经过以上分析可知，分布式电源接入电网后对配电网的保护运行环境产生了深刻的影响，也带来了很多新问题，根据以上原因分析，本文提出以下应对措施。3.1 以DG为界，在DG上游保护加装方向性元件，防止保护误动作，同时在DG项目的接入审查阶段就要求设计单位进行短路电流校验，提供DG的短路阻抗等参数，如此则可以将DG作为助增电源，根据DG在故障情况下对故障电流贡献的大小，重新整定原有三段式电流保护，解决保护的拒动和误动问题。3.2 通过限制DG的容量和接入位置，配电网的结构和保护配置不做改变。对于容量较大的DG，要求加装故障限流器（FCL），在电网正常运行时，阻抗为0，而在线路发生故障，电流增大时表现为高阻抗，通过限制DG提供的故障电流大小解决问题；3.3 在DG侧装设低周、低压解列装置，在配电网发生故障时DG立即退出，对传统的配电网保护无任何影响。3.4 对于接入DG的非全电缆线路，为了提高重合闸成功率，同时避免非同期合闸带来的严重冲击，系统侧宜适当延长重合闸动作时限，条件满足的，系统侧重合闸继电器宜投入检线路无压，DG侧投入检同期。4.结束语分布式发电技术作为一种新兴的具有竞争力的发电方式，必将在现代电力系统中占有越来越重要的地位。可以预见，分布式发电将是21 世纪电力工业的发展方向。但是大量的分布式电源接入配电网，使得配电网结构发生深刻的变化，对配电网传统的电流保护产生深远的影响。因此大量分布式电源并入配电网，首先必须解决保护的问题。本文介绍了含DG的简单配电网络发生短路故障时，DG所产生短路电流对原有保护的影响，并提出了应对措施，笔者认为，分布式电源的发展和应用即将进入一个快速发展阶段，其带来的问题需要从技术层面和管理层面两方面入手解决，既要完善现有的保护装置配置，也要尽快制定详细的并网技术规范。致谢：珠海供电局新能源并网应用研究小组总召集人邹国惠对本文的完成提出了指导意见，在此表示衷心感谢！参考文献：1王振浩 王平 李国庆，周丽滨. 分布式电源对配电网继电保护的影响分析.诊断维护，2011，No1.