分布式发电对配电网线路保护的影响

摘 要：为了分析分布式发电对配电网线路保护的影响，以某分布式电源接入配电网为模型进行研究。研究分布式电源在并入配电网不同馈线区域和不同线路段时，对配电网线路保护以及配电网中其他装置的影响，观察在分布式电源在不同位置进行接入时对配电网重合闸的影响，提出相应的保护措施，希望可以解决分布式电源在接入配电网线路时对线路保护造成的影响。

关键词：分布式电源；配电网；线路保护；保护算法

目前我国配电系统主要以集中式供配电为主，如果配电网中的任何一处出现了故障，都会对整个配网造成影响，极易造成电力安全事故，而且集中式配电网不能有效的观察各个电力区域发生的电网负荷变化，会造成电力分配的损失。分布式发电是一种新型的发电技术，包括水力发电、风力发电、光伏发电和燃料电池发电等等，分布式发电可以分散的布置在电力用户周围，并且并入到配电网中对用户提供电能，促进了电力能源的利用，具有较高的经济效益。但是分布式发电并入到配网线路中，会改变配电网原有的拓扑结构，对配电网的电能质量、线路保护等造成影响。针对分布式电源接入配网线路不同馈线位置对线路保护造成的影响进行分析，提出相应的配网线路保护措施，促进我国配电网的发展。

1 分布式发电的分类和优点

1.1 分布式发电的分类

分布式发电可以在电力用户的附近建立起容量比较小的发电机组，对附近的电力负载进行供电。分布式发电与传统的集中式发电有很大的不同，因为分布式发电使用的全部为可再生能源，降低了我国能源的消耗，对环境保护有着重要的作用，并且分布式发电的规模比较小，保证了距离电源中心较远用户的供电，提高了配电网供电的稳定性。分布式发电技术主要包括水力发电、风力发电、太阳能光伏发电、燃料电池发电和生物能发电等等，是一种对可再生能源进行利用的发电技术。

1.2 分布式发电的优点

分布式发电由于是在电力负荷的附近进行供电，所以减少了配网在电力传输过程中造成的电力损失，提高了配网供电效率。分布式发电与传统电力系统相比有着以下优点：分布式发电运用的都是可再生能源，并且分布式电源全部建立在电力负荷附近，降低了能源消耗，满足我国节能环保的要求；分布式发电并入到配电网中，可以对配网进行电力补充，即使配网出现故障，分布式电源也能对电力用户进行不间断供电，提高了供电可靠性；分布式电源的安装比较简便，运行方式也非常灵活，可以根据电力负荷随时进行调节，具有良好的调峰性能；分布式发电系统装机比较简单，可以解决偏远地区的供电问题，提高了配网供电的经济性。

2 我国配电网现有的保护配置

我国的中低压配电网大多是单侧电源，辐射式配电，所以配电网中的电流方向以及功率全部是恒定的，配网线路的保护装置也全部以单侧电源为基础。我国的配电网线路都配备有继电保护装置，可以保证配电网运行的稳定性，并且配电网中的保护装置大多遵循三段式电流保护。三段式电流保护原是指可以根据电流的增加而自动启动的保护装置，三段式电流保护包括瞬时电流保护、定时限电流保护和定时过电流保护，并配备了自动重合闸装置。

三段式电流保护中的瞬时电流保护和定时限电流保护是对配电网线路的主体保护，过电流保护为配电网线路的备用保护。例如在配电网因为线路故障出现电流激增时，瞬时电流保护就会启动，对配电网的电流进行切断，瞬时电流保护的保护范围有限，不能对线路全长进行保护。定时限电流保护的保护范围比瞬时电流保护大，基本可以保护整条线路，但是却需要相应的动作时间。过电流保护是在线路发生故障时启动的，并且可以对主线路的相邻线路进行保护。

大多数配电网的线路故障均属于瞬时故障，为了保证在瞬时故障时候能迅速地恢复供电，自动重合闸装置一般都与瞬时保护装置进行配合。在线路发生故障时，自动重合闸装置会迅速切断整条线路，并进行重新合闸，如果故障为瞬时故障，那么在重合闸之后整条线路就会恢复供电。所以自动重合闸装置保证了配电网供电的稳定性，并且还可以对配网线路中的误跳闸进行纠正。如果配电网线路出现永久性故障，自动重合闸装置会进行重复断开，避免故障范围扩大对周边线路造成影响。

3 分布式发电对配电网线路保护的影响

3.1 分布式电源接入对配电网一次重合闸的影响

分布式电源接入到配电网之后，配电网中的线路不再是原本的单侧电源，但是自动重合闸装置会增加供电稳定性，所以不会对装置进行拆除，这就导致线路在出现故障时自动重合闸的相关功能会对整个配电网产生不利的影响。举例分析分布式电源接入后对一次重合闸的影响（如图1所示）。

（S为系统配电网；F为故障点；K为线路保护装置；L为配电网线路）

图1 接入分布式电源的配电网线路

对图1进行分析，如果配网线路的故障出现在K1范围内，该段范围的一次重合闸装置就会启动将线路断开，这时分布式电源就会形成电力孤岛，导致配电网的电力同步出现问题，使一次重合闸丧失了瞬时故障恢复的能力，线路中也会出现冲击环流，对分布式电源造成冲击。

如果线路故障为永久故障，那么在自动重合闸装置将线路断开后，分布式电源继续对配电网进行供电。在这种情况下重合闸装置将线路重新连接时，线路电流就会过大，导致故障点出现强电流击穿，使电力事故的范围扩大。

为了解决上述问题，可以在分布式电源并入配网处安装线路保护装置，使线路发生故障时，保护装置可以对分布式电源进行切断。

3.2 分布式电源的接入对配电网线路三段式电流保护造成的影响

分布式电源在配电网中的并入位置不同，会导致配网的电流产生重新分布，并入位置的不同也会导致故障电流的大小和流量产生不同，所以要对分布式电源不同的并入位置进行分别阐述。

3.2.1 在配网线路的末端并入分布式电源对三段式电流保护造成的影响