分布式电源对配网继电保护的影响 郑雪阳

发表时间:2021/2/24   来源:《基层建设》2020年第27期   作者:郑雪阳
[导读] 摘要:随着传统煤炭、石油等一次能源的日益枯竭,开发分布式可再生能源已成为世界能源战略的重要方向。
        国网襄阳供电公司  湖北襄阳  441000
        摘要:随着传统煤炭、石油等一次能源的日益枯竭,开发分布式可再生能源已成为世界能源战略的重要方向。我国不仅面临传统一次能源的短缺问题,还面临环境污染这一严峻的现实问题。因此,开发分布式能源并解决其接入电网的一系列问题具有重要性和迫切性。将分布式能源转化为电能并送电上网,在技术上已无困难。但是,随着大规模太阳能、风能、小水电等间歇性电源并网,传统的无源配电网逐步变成有源网络,大量分布式电源的接入改变了配电网的潮流方向、电压分布、短路电流大小等,从而深刻影响了配电网电压调节控制、继电保护配置、网络损耗、电能质量及供电可靠性等。同时,分布式电源与配电网间的相互作用也将会产生一些新的问题,如果得不到合理解决,分布式电源的接入将直接影响配电网运行可靠性和电能质量。因此,如何应对分布式电源的接入在智能配电网建设进程中是必须要面临的新课题。本文重点分析分布式电源接入对配电网短路电流和继电保护的影响,并提出应对策略。
        关键词:智能电网;配电网;分布式电源;短路电流;继电保护
        一、配电网继电保护的基本要求
        1.1选择性
        当电力系统发生故障时,只需要将故障元件从电力系统中排除出去,这样做可以保证停电的范围尽量控制在最小的范围内,其他的部分选择性是指电力系统发生故障时,保护装置动作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量缩小,其他的部分仍然能够正常运行。这种方式的优点是较为简单并且节省人力物力,通常情况下会被优先采用。
        1.2快速性
        为了能够保证用户在降低电压的情况下的时间尽可能短,并且降低故障部位的损坏程度,使受到影响的人群尽可能少,排除故障是应该做到尽可能地迅速、准确。
        1.3灵敏性
        灵敏性是对保护装置的要求,当其所保护区域出现短路时,不管短路点的形式、位置或者是系统的运行方式如何,保护装置都能够灵活反应,快速应对。
        1.4可靠性
        可靠性主要分为两方面,一是在保护区发生故障时,能够按规定采取保护措施,二是在保护区没有发生故障时,不会出现误判和误动作的情况。
        二、分布式电源对配电网继电保护的影响
        2.1多个分布式电源接入配电网后的影响
        当配电网中接入到一个以上的分布式电源时,当DG下游发生故障时,因为故障的电流得到了大大的增强,可能出现保护误动,导致保护的灵敏度更强;当DG上游出现故障时,两个相邻的保护之间无法做到很好的配合。所以,DG故障电流的具体情况会对继电保护产生直接的影响。
        2.2对配电网继电保护的影响
        配电网继电保护跟传统大系统的继电保护相比简单的多,常常会使用距离保护、电流保护和电压保护等保护方法。继电保护动作值主要包括设备故障点上的保护装置进行故障切除和上下级的装置做到后备工作。当接入了DG后,配网结构也会出现变化,分布式电源会增加电流,大大增加故障点的故障,还会在一定程度上导致出现节点短路,甚至会使得保护装置的灵敏度受到影响,导致保护范围变化,最终导致线路的上下级配合受到影响。
        再者,因为配电网供电是使用单端电源,也没有设置继电保护方向元件,当接入了分布式电源后,配电网会变成双端电源供电形式。当线路上游出现故障时,分布式电源产生的故障电流就会从负荷侧流向系统侧,上游和下游都会出现故障,因为缺少方向元件,故障电流可能会远远超出整定值,直接影响到保护动作的选择性。因此,方向元件是DG系统中不可缺少的一大重要元件,会直接影响整个继电保护的实际情况。
        2.3接入位置的不同所带来的不同影响
        分布式电源接入配电网后对系统短路电流的影响,会因为接入点等效阻抗和等效阻抗比值的不同而有所区别,并且会因为保护位置不同而有所区别,也会造成完全不同的影响效果。
        若是分布式电源是下游出现故障,这时保护动作就不会受制于分布式电源,故障位置的电流越来越大,会让其所保护的短路电流也逐渐增加,最后使得整个保护区域都没有选择性,灵敏度也受到大大的影响。
        倘若故障点位于线路末端,故障点所经过的电流会越来越大,但是会比没有接通分布式电源时的电流小,如此一来,会大大减少保护的区域。
        倘若故障点位于上游,保护动作不会受制于分布式接入电源,当故障点的电流逐渐加大时,原来的线路也会立刻变为双电源供电线路,这时就要在对侧装设断路器,并且把断路器跳开实现切除故障的目的。因为分布式电源具有助推作用,所以,故障处的电流会越来越大,并会比分布式电源未接到位置的故障电流更大,因此,电流保护范围会大大增加。
        2.4分布式电源接入容量对继电保护的影响
        如果分布式电源容量足够小,则对配电线路保护的影响也会微不足道;如果在连接小容量分布式电源时发生故障,就会增加故障电流,对继电保护造成影响。如果故障发生在相邻馈线出,就会对电流产生一定的误动,需要对其他段的电流进行重新整定。当接入分布式电源位置保持不变时,分布式电源容量变化会大大的影响到配电网,甚至大大影响到短路电流。比方说当分式电源容量被增大时,系统中任何流入故障点的电流就会变大。就系统中同一点故障而言,当流经DG流经下游故障电流日渐变大时,就会使得流经上游保护的电流大大变小,扩大下游保护的范围,相应减少上游保护范围。当分布式电源达到一定程度时,会造成多种故障的发生,这时需要及时切断本段电流。一旦分布式电源超出了一个范围,就会出现线路首尾端的问题,继电保护位置就会跳闸,保护也会没有选择性。
        2.5分布式电源对配网重合闸的影响
 
        如图1所示,在保护1处安装自动重合闸,再在系统中接入分布式电源接后,原先的网络由单一电源变成了双电源,当系统电源跟分布电源连通以后,自动重合闸动作时就会引起非同期重合闸,会冲击到配网系统,甚至会损害分布式电源。一旦系统电源跟DG相互间出现短时故障,保护1会在短时间发生反应来减少故障带来的损害,因为分布式电源会在一段时间里往故障点供给故障电流,容易造成电弧无法在短期内熄灭,最终使得保护1无法成功重合。倘若故障点是在下游或者故障属于相邻线上的短期故障,因为分布式电源跟系统电源之间有着密切的关联,在发生重合闸时没有非同期的重合闸情况,所以,只需短期内将故障清除,就可以不将分布式电源退出。
        三、结束语
        由于技术的进步,当前产生了多种分布式电源。这种发电方式因其具有高效、清洁的特点将会有良好的发展前景。分布式电源接入配电网后,限制了原有配电网的继电保护作用.为了保证配电网的可靠性,对分布式发电技术要加以研究,明确并处理好对配电网继电保护的影响。
        参考文献:
        [1]徐丙垠,张海台,咸日常.分布式电源对配电网继电保护的影响及评估方法[J].电力建设,2015,36(01):142G147.
        [2]许琴.含小容量分布式电源的配电网区域继电保护研究[J].电工技术,2014(03):14G16.
        [3]舒逸石,管霄,马丽丽.浅析分布式电源并网对系统继电保护的影响[J].山东工业技术,2017(10):30-33.
        [4]荆江平.分布式电源接入对配电网线路保护的影响及对策研究[J].电工电气,2016(12):67-68.
        作者介绍:
        郑雪阳(1988.03.01—),男;湖北襄阳人;汉族;学历:硕士研究生;职称:工程师;职务:副班长;研究方向:继电保护;单位:国网襄阳供电公司。
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