分布式发电系统对配电网继电保护的影响研究

【摘 要】分布式电源的快速发展给传统的电力系统注入了新的活力，同时也带来了新的挑战。本文在配电网几种常见的继电保护方案的基础上，结合分布式电源的特点，对分布式电源接入电网不同位置时对电网继电保护的影响进行了理论分析和仿真研究。研究表明，分布式电源接入配电网不同位置时，对电网继电保护动作将会产生不同程度影响，有时甚至会导致保护误动或拒动。

【关键词】分布式电源 继电保护 配电网

近年来，由于以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一电源供电带来的局部事故扩散，大面积停电等弊端日益凸显，分布式发电技术研究深受许多学者亲睐。分布式发电是集资源整合、绿色环保、供电可靠、就地直供、节约成本等优点于一身的发电系统，是微电网实现并网运行的必备技术。然而，分布式电源（简称DG）的应用却不是一件简单的事。传统的继电保护装置大多是根据电流变化来判断故障。不巧的是，DG并网后将使得配电系统的电流发生变化，进而引起继电保护拒动或误动[1]。另外，DG接入位置不同对配电网继电保护的影响也不同。

目前，国内外学者对DG接入配电网的研究也卓有成效。文献[2]对DG容量对继电保护和自动重合闸的影响做了相关分析；文献[3]研究了DG随机性配电网保护方案，但对通讯要求较高；文献[4]对含DG的配电网可采用的保护方案做了说明。本文结合相关算例，就DG接入配电网不同位置时对配电网的影响进行了理论分析及仿真研究，为DG接入配电网继电保护优化提供理论支撑。

1 DG对配电网继电保护影响的理论分析

传统的继电保护配置是基于单电源系统的，一般是以电流升高而动作的三段式电流保护。DG的接入使单电源的配电网变成了多电源配电网，这将使得原有继电保护受到影响。下面将就DG接入配电网末端母线、中间母线的影响进行分析。图1为DG位于末端母线和中间母线的分析模型。

1.1 DG接在线路末端母线的影响

（1）当K1点发生短路故障时，当DG容量较小时，B1、B2、B3的灵敏度按反方向最小短路电流来校验，这样可能会导致灵敏度变差，必须降低整定值来改善灵敏值，这又可能导致保护误动。

（2）当K2点发生短路故障时，B3先动作，B2后动作；而K1点发生短路故障时，应该是B2先动作，B3后动作。这对时间元件来说很难实现。

1.2 DG接入中间母线的影响

（1）当K1点发生短路故障时，B1切除故障后自动重合闸。B2将接受由DG流向K1的反向电流，反向电流可能会超过B2电流速断保护的整定值造成误动作。

（2）当K2发生短路故障时，而B1、B2不受影响，而DG的接入将使故障点电流增大，造成B3灵敏度提高，DG容量很大会引起与下游配合问题。

2 DG不同接入情况的算例分析

2.1 DG接入系统算例

系统容量为100MVA，电压为10.5kV， ，；输电线为LGJ -120/25，参数为：，。各段线路长度均为2km，DG电压是5kV。

2.2 DG不同接入情况的计算分析

3 DG接入配电系统的仿真分析

4 结论

通过以上分析可得知，分布式电源接入配电网不同位置时，对电网继电保护动作将会产生不同程度影响，有时甚至会导致保护误动或拒动。分布式电源接入配电网，当有发生故障时可采取与保护联动的方式将分布式电源直接退出配电网或让其孤岛运行，给小区域正常供电。

参考文献：

[1]崔金来，刘天奇.分布式发电技术及其并网问题研究综述[J].现代电力，2007， 24（30）：53-56

[2]孙明，余娟，邓博.分布式发电对配电网线路保护影响的分析[J].电网技术，2009.33（8）：104-107

[3]李乃永，梁军，赵义术，刘益青.考虑分布式电源随机性的配电网保护方案[J].电力系统自动化.35（19）：33-38

[4]Jenkins N， Allan R， Crossley P， et al. Embedded Generation[M]. London， UK： Institution Of Electrical Engineers， 2000，158-159

作者简介：

李玉梅：女，1987年生，甘肃金昌，西北民族大学电气工程学院，助教，研究方向：分布式电源。