摘要：随着分布式电源(distributed generation,DG)并入配电网,使配电网的拓扑结构、潮流分布发生变化,传统的配电网继电保护配置不再适用于含分布式电源的配电网络。为了保证电力系统供电可靠性,充分发挥分布式能源的优势,需要对含有分布式电源的配电网保护方案进行研究。在阐述配电网三段式电流保护原理的基础上,详细讨论了分布式电源的准入容量和接入位置不同时,对其配电网不同故障点的电流保护产生的具体影响。并结合国内外的前沿研究成果,论述当前主要的解决方案,对其进行分类讨论不同保护方案的原理和特点,说明其利弊。该文所做工作对含有分布式电源的配电网保护有一定的参考价值。 关键词：分布式电源；配电网；继电保护
引言
目前，电力系统内常规配电网多为单侧电源、辐射状电网结构，潮流方向为单方向，一般仅在系统侧配置阶段式过流保护或距离保护。分布式电源接入配电网后，对配电网主要有以下三方面影响：第一，光伏、风机、微燃机、蓄电池等分布式电源接入配电网后，配电网变为
多侧电源结构；第二，分布式电源多采用电力电子逆变器，其运行特性与常规电源差别很大，分布式电源提供的故障电流较小，尤其在系统扰动期间，由于其低电压穿越能力较低可能导致自行脱网；第三，分布式电源接入配电网后，配电网存在非计划孤岛情况。因此，分布式电源接入配电网后，常规配电网保护不再适用[1]。本文将对常规继电保护方案存在的问题进行分析，并研究适用于分布式电源接入配电网后的继电保护策略。
隐私保护通话1配电网继电保护的配置
传统的配电网大都为单侧电源供电辐射状结构，其继电保护配置相对比较简单，目前我国配电网继电保护配置方案主要有以下三种[2]。
（1）三段式电流保护方案。即：电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。其中，电流速断保护和限时电流速断保护为主保护，定时限过电流保护为后备保护。（2）反时限过电流保护。主要在单侧电源供电的终端线路使用。（3）三相一次自动重合闸装置。
2分布式电源接入对传统保护的影响
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（1）本级线路故障时，DG降低所在线路保护的灵敏度甚至拒动。当K2点发生故障时，由于DG汲流作用，使得流过P2的故障电流小于相同故障情况下未接入分布式电源时流过P2的故障电流，因此减小了线路保护检测到的故障电流值，降低了保护的灵敏度，可能造成保护拒动。
（2）相邻线路故障时，DG引起所在线路保护误动作。当相邻故障线路发生故障K1时，在分布式电源容量一定的情况下，分布式电源将向故障点提供短路电流，P2能感受到DG提供的反向电流，若DG容量足够大，P2可能误动，使分布式电源所在线路无故障跳闸。因此，在保护装置下游接有分布式电源时，在保护的上游发生故障时，都有故障电流流过保护装置，而由于它没有方向原件，一旦故障电流超过整定值，保护将动作而失去选择性[3]。
（3）对保护范围的影响。分布式电源对保护范围的影响，在不改变分布式电源接入位置的情况下，当点发生故障时，分布式电源注入故障点的电流逐渐增大，流过P2的故障电流也逐渐增大，保护范围有可能伸入到下一级线路，使保护失去选择性;另一方面，由于DG的汲流作用，助减流过P1的故障电流，对于限时速断保护而言，它的保护范围可能会达不到
全线。因此，与不接分布式电源相比，对于同一故障点，DG助增下游流过保护装置的电流，这将拉长下游保护的保护范围，而减少流过上游保护的故障电流，缩短了上游保护装置(线路的远后备保护)的保护范围。
3含分布式电源的保护改进方案
3.1限制分布式电源的接入容量
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出于经济性考虑,在不改变原有保护配置的情况下保证配电网的可靠运行,需要对接入配电网的分布式电源进行条件约束。从分布式电源的准入容量分析,提高接入电源的准入容量。其中采用主动管理以分布式电源接入的总容量最大化和配电网运行网损最小化建立优化模型,提高分布式电源的接纳能力。基于电压和电流的约束条件,提出了配电网网格化优化配置模型。分析了分布式电源并网位置、功率因数和潮流变化对分布式电源接入配电网的影响,然后采用节点电压法建立分布式电源不确定负荷的准入容量,提出二次规划算法求解最大准入容量。分析了电网各个母线对分布式电源的准入容量和限制因素,并通过仿真证明不同母线对准入容量存在限制。
通过对接入配电网的分布式电源准入容量限制,既能保证供电质量充分利用分布式能源的优势,又不改变原有的保护配置,缓解了供电压力,但对分布式电源容量的限制削弱了分布式电源的灵活性和利用率。而且目前对准入容量的研究都是在稳定正常运行条件下进行研究分析,没有对电网特殊情况进行分析,而在电网的实际运行过程中,还需要考虑电网的可靠性、能源利用率和环境因素等问题,所以需要将其他保护方案与准入容量分析配合,从而提高供电可靠性,提高分布式电源的准入容量。
3.2改进自适应保护方案
20世纪80年代自适应保护首次被提出,其主要特点是能够实时在线的更新保护装置整定值,从而适应配电网中系统运行方式的改变,故障位置、运行方式等发生变化,直至达到能够使配电网系统稳定运行的效果。对电流速断保护中的系统阻抗值和故障类型识别方法进行自适应计算,从而实现自适应电流三段式保护。分析了分布式电源接入配电网的短路电流特性,并采用不同的函数方法进行输出功率和支路短路电流之间的关系曲线拟合,在不增加额外设备的情况下改善了配电网的保护性能。
将自适应保护应用到微网保护策略中,只需要在原有的保护配置的基础上加装智能电子设备
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和方向元件,就能较好地实现含有分布式电源的配电保护方案,具有一定的工程可操作性。然而现在大多数研究没有考虑多分布式电源接入的情况下对定值整定的影响。此外,现有的保护方案并不适应孤岛运行状态,还需与其他保护方案进行配合,才能更好地实现含分布式电源的配电网保护。
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3.3传统的孤岛
检测方法分为远程和本地检测2种,远程检测既不存在检测盲区,也不会对电能质量相应造成影响,但这种检测方法需要依赖大量的通信设备,成本较高且不易工程实现,故国内外主要的研究方向集中在本地检测。本地检测分为主动和被动2种检测方法,其中主动检测是向含分布式电源的配电网注入扰动,通过对公共耦合点的系统响应进行检测,从而判断系统是否处于孤岛运行模式。主要实现方法有主动移频式孤岛检测、阻抗测量法、谐波电流扰动法等,主动检测可以检测到不在检测区域内较小的孤岛起始点,但该方法存在着注入电流导致电能质量下降、检测速度慢等问题。
4结束语
分布式电源在电力系统的利用率越来越高,研究分布式电源接入配电网的保护方案是保证供电可靠性和安全稳定运行的重要措施。综合几种保护方案,对于含有分布式电源的配电网应将自适应保护和限制准入容量共同考虑,从而在保证供电可靠性的同时提高分布式电源的准入容量。同时对于接入配电网的分布式电源都应配置孤岛检测装置,避免出现不可控孤岛造成恶劣的影响。
参考文献
[1]谭又宁.含分布式电源的配电网继电保护研究[D].西南交通大学,2012.
[2]杨义,周羽生.含分布式电源的配电网继电保护配置改进[J].电力建设,2012,33(04):20-23.
门牌制作[3]汪莹.含分布式电源的配电网继电保护研究[D].华北电力大学,2012.
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