分布式电源对继电保护的影响探讨

摘 要：为了提高配电网供电可靠性，接入了分布式电源，其在提高供电可靠性的同时，也对继电保护造成了一定影响。文章首先分析了配电网继电保护的基本要求，其次探究了分布式电源对继电保护产生的影响，最后提出了相应的改进措施。

关键词：分布式电源;继电保护;重合闸

中图分类号：TM771 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）35-0088-01

近年来，随着智能电网技术的快速发展，分布式电源由于具有形式灵活、清洁、高效、可持续等优点，获得了日益广泛的应用。目前，分布式电源主要接入在配电网中，其接入不仅提高了配电网供电系统的稳定性和可靠性，也使配电网结构由原来的辐射性网络变为分布的点状电源直接和用户相连的网络。若在电网中大规模接入分布式电源，必然会对原有的配电网产生影响，本文就分布式电源对配电网继电保护产生的影响进行分析与研究，并提出相应的解决措施。

1 配电网继电保护的基本要求

配电网在运行中由于受到各种因素的影响，时常会出现故障和异常运行状态，严重影响配电网的稳定、可靠运行，主要表现在以下两方面：①当配电网出现故障时，会产生较大的故障电流，会对电力设备造成危害，影响用户的正常工作，如果没有及时发现并切除故障线路，可能会引发事故的进一步扩大，严重的可能会导致系统出现震荡、电压崩溃等后果。②当配电网出现异常运行状态时，即配电网没有出现故障，但是系统的电压过高或过低、过负荷、系统震荡等，若没有及时采取措施排除异常，也会给配电网和电力设备造成危害。基于此，必须给配电网配置继电保护装置，以确保在配电网出现异常或者故障时能够准确检测并及时进行处理。

2 分布式电源对继电保护产生的影响

传统的配电网络结构呈现放射性、单电源特征，组成结构简单、维护方便，一旦出现故障继电保护装置也能及时进行处理。然而在接入分布式电源后，使原有的配网结构发生变化，导致继电保护设备配合存在一定难度，分布式电源对配电网继电保护的影响主要包括以下几方面。

2.1 电流保护

将分布式电源接入配电网后，供电系统就形成了多电源供电，若在母线的末端出现故障，原有配电网和分布式电源都会出现短路，然而为了保护配电网，继电保护装置会自动切断故障了，然而若原来配电网的短路电流急剧增加，超出装置的最高限值，就会造成其他装置切点线路，进一步扩大了故障范围。若在母线中间出现故障，虽然分布式电源和原配电网的电流没有明显变化，但由于分布式电源的电压比原配电网电源小很多，若为故障点提供多长时间的电压，就会造成线路电压急剧下降，导致配电网局部崩溃，如果没有及时对其进行处理，就会导致整个电网难以正常运行。

2.2 继电保护拒动、误动

对原配电网来说，电力系统的潮流是单向的，即若系统出现故障，故障电流是从配电网系统电源侧流向故障点，这是影响故障电流的因素主要为流过线路的阻抗。若配电网中接入分布式电源，系统出现故障时，线路上就会出现额外的电流源，会对整个继电保护装置的灵敏度造成影响，使其出现拒动、误动等误动作，难以起到有效的保护作用。

2.3 电力系统潮流非单向性

原有的配电网系统属于单电源系统，组成结构呈现辐射状，由电力系统侧流向负荷侧，若在配电网中接入分布式电源，就会形成多电源网络，在配电网正常运行情况下，若整个系统出现供需不平衡，就出现反向潮流现象，若此时仍然采用原有的继电保护装置，可能会导致继电保护动作出现异常。同时，若整个系统供需达到平衡，然而分布式电源由于受到地域、环境等方面的影响呈现一定的间歇性，对其变化极难预测，此时会导致系统潮流由正向变为反向，使整个系统继电保护出现误判。

2.4 保护选择性改变

由于传统配电网采用单侧电源供电，因此配置的继电保护装置通常不具有方向性，若在配电网中接入分布式电源，就会导致整个配电网存在多个电源，一旦系统出现故障，就可能原有的继电保护装置的保护失去选择性，造成误动作。

2.5 重合闸失败

对于原有配电网来说，其属于放射性结构，采用单侧电源供电模式，系统故障被切除后，三相一次重合闸能够有效重合，几乎不会对整个供电系统产生较大冲击，确保了整个继电保护系统的可靠性。然而如果接入分布式电源后，系统存在多电源供电，会导致重合闸难度加大，甚至出现重合闸失败。主要表现以下三方面：①分布式电源孤岛运行。当配电网系统中接入分布式电源后，一旦系统出现故障，继电保护只能隔离故障点和主电源，而分布式电源仍然没有和配电网隔离，能够持续供电，这就形成由分布式电源独立供电的孤岛，会导致重合闸难度增加。②非同期合闸。分布式电源出现孤岛后，系统功率出现较大变化，同时分布式电源与主电网可能不再同步，这就造成故障后三相一次重合闸时难以满足同和条件，此时的非同期合闸，会给整个配电网系统造成冲击，巨大的电流波动可能导致继电保护系统再次跳闸，导致重合闸失败。③故障点拉弧。在有分布式电源接入的电网中，继电保护动作只能隔离故障点和主电源，此时分布式电源仍能持续供电，这就导致故障点拉弧，极易造成故障扩大，从瞬时性故障转变为永久性故障，导致系统重合再跳开。

2.6 孤岛和反孤岛保护

如果系统出现故障的位置处于分布式电源的上游，就会出现虽然保护动作隔离故障点和主电源，但此时分布式电源仍在供电，使得系统中出现孤岛运行，而系统是不允许出现孤岛运行的，因此必须对此种情况采取保护策略和措施，即所谓的孤岛保护。反孤岛保护是为了避免孤岛运行而导致的人身和设备出现安全问题。

3 分布式电源接入配电网中可采取的改进措施

为了避免分布式电源接入电网后对整个供电系统继电保护造成不良影响，可采取以下措施：

①以分布式电源为界，对下游电路，可在其两侧配置方向性元件，在保护对侧配置断路器。若某部分线路的功率注入方向相反，就可判断此处发生故障;对下游线路，可将分布式电源作为辅助电源，可在每段线路重新进行三段式电流保护设置。

②配置故障限流器。电网处于正常工作状态时，阻抗为零;一旦发生短路故障，电流会急剧增加，此时对外表现高阻抗。此时在线路中配置故障限流器，减小故障电流，就能有效解决此类问题。

③配置其他保护措施。由于原配电网中继电保护性能会由于分布式电源的接入而发生改变，甚至出现更多难以预料的故障，因此，还要在电网中配置其他保护装置，一方面尽量减少分布式电源对继电保护的影响，另一方面通过配置其他保护措施，提高继电保护的稳定性和可靠性，如可在配电网中加载众联保护等。

4 结 语

实践证明，在配电网中接入分布式电源后，能源利用效率高，而且还具有污染小、经济效益和可靠性高的优势。然而，作为新型供电模式，在重视其优势的同时也不能忽略对继电保护造成的影响，相关技术人员要不断进行深入分析和探究，找出影响继电保护的各种因素，并制定出相关的解决策略，降低分布式电源对继电保护造成的影响，确保配电网供电的可靠性和稳定性。

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