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摘要：随着能源与环境问题的加剧，世界各地针对可再生能源投入大量资金与精力。分布式电源技术的发展为提高能源利用效率提供新的思路，使传统配电网结构发生 改变，但与此同时也无法避免地对配电网继电保护产生影响，从而产生保护不正确动作。本文从分布式电源的概念与并网方式入手，分析了分布式电源容量与接入位置对原有配电网继电保护的作用。
关键词：配电网；继电保护；分布式电源；MAS
前言
随着国家经济的快速发展，电力供需矛盾变得愈发紧张，集中式供电系统逐渐难以满足人们对电网的要求。大规模电力系统不仅难以控制成本，而且运行难度相当大。因此把大电网系统与分布式电源系统结合后的供电系统体现出不少优势，尤其对于偏远地区可以降低能源的损失，逐渐体现出极高的价值。
1 分布式电源的特点与并网方式
1.1 分布式电源的特点
分布式电源的概念比较笼统，可以指代小功率内燃机、燃料电池与可再生能源等，总而言之分布式电源具备容量小、本体控制弱、环保性能好、接入方式复杂等。作为一种即插即用的发电单元，能够有效地控制容量，提高效率。和以往大机组比较，分布式电源本体控制弱，严格意义上将，可以看成系统中的负负载。不同的接入点与接入方式对整个配电系统影响很大，因此接入点与接入方式的选择仍然是目前的研究热点。分布式电源概念的提出最早是为了缓解能源与环境的压力，以清洁能源为重要发展方向的分布式电源研究前景十分广阔。由于分布式电源技术和电力电子技术关系相当紧密，因此分布式电源技术的发展也依赖于电力电子技术的长足进步。
含有分布式电源的配电网，由于分布式电源距离负荷中心十分短，所以能够避免过多的线路网络扩展。如果供电系统由于自然原因等出现大范围瘫痪现象时，分布式电源能够暂时作为电力供应的来源。
1.2 微网的概念
微网主要是为了使电网与分布式电源工作更加协调而被提出，通过把分布式电源与一系列控制装置配合起来，实现并网运行与可孤网运行2种运行方式。微网在结构上为向外辐射状，由母线与三条不同的馈线共同组成。馈线主要用于和重要符合、冷（热）负荷与不重要符合连接。
1.3 分布式电源并网技术
分布式电源并网技术可以分为直接并网与逆变并网两种。前者经济性高，实现起来更加直接明了，风场并网中十分常见。当采用不同风机形式时直接并网方式形式也截然不同，使用双馈机实现的直接并网模式在有功或者无功控制方式表现更加突出。逆变并网借助电力电子变换器技术，在个体控制方面优势明显，而且可以方便地进行最大功率最终，但是由于投资与维修费用很高，一定程度上推广受限。
2 分布式电源对配电网继电保护的影响
分布式电源的接入不单实现了电能配送功能，还把发电与配电结合起来，因此电压与潮流分布等和负荷、分布式电源关系紧密，如果系统出现问题，分布式电源为维持系统正常运行，将故障电流传递到故障发生点，该动作将使故障电流强弱、方向与时间等产生影响，进而影响配电网继电保护。
2.1 配电网继电保护
配电网的拓扑结构通常包括放射、树干与环形三种，为实现电流保护大多数情况下使用三段式电流保护措施，即瞬时电流速断保护（过流一段）、限时电流速断（过流二段）与定时限过保护（过流三段）配合工作的措施。瞬时电流速断保护是为了避免与下个线路出口最大短路电流相遇而设定的保护措施，因为无法确定末端短路为哪段线路，因此很难对线路全长进行保护。限时电流速度能够有效地保护线路全长，可以作为过流一段的后备保护，保护动作通常需要一定反应时间。定时限过电流保护根据最大负荷电流完成保护的整定，是主保护拒动的近后备保护。瞬时性故障是最为常见的故障类型，为了缩短故障恢复时间，可以利用重合闸前（后）加速装置完成，确保供电过程有较高的稳定性与可靠性。
2.2 分布式电源接入位置的影响分析
当把分布式电源接入到配电网中时，接入点的不同将影响配网继电保护。本文将分别讨论把分布式电源接入在继电保护上游与下游时的情形，如图1所示。Es：电源电压；Zd：等效阻抗；Ed：DG电压。
如果在分布式电流的上游（F2）出现短路现象，同理，除了保护1外的其他保护均无法感知故障的产生，因此保护2、3、4、5将保持原有的动作行为。由于分布式电源有增强故障电流的功能，因此发生故障位置的电流将会增大，除此之外，AB段成为双电源供电线路，保护1无法正常实现保护作用。为了维持保护1的正常工作，应当在对侧安装断路器，使两边的断路器都处于跳开状态，以完成故障切除操作。
如果故障出现在F3位置，当将分布式电源接入以后，保护1不经方向闭锁，可能会使保护产生误动。
如果F4出现短路故障，2、3、5处的保护将不会受到影响，如出现在F3相同，保护1可能出现保护误动。由于通过保护4的电流变大，将使保护4的保护范围发生改变，使保护4与5之间的原有配合受到影响，选择性丧失。
如果故障出现在F5出，保护2、3不受接入分布式电源的影响，但是保护1可能出现误动，保护4的瞬时速断保护将出现误动。
2.3 分布式电源接入容量的影响分析
如果仅考虑接入单一分布式电源的情形，接入配电网的分布式电源容量小，对配网继电保护的影响有限，可以忽略。但是如果在配电网中接入若干小容量分布式电源或者大容量分布式电源，可能使得故障电流过大，对继电保护产生影响，因此实际中必须严格控制分布式电源接入容量。同样以图1所示为例，对接入分布式电源最大容量进行讨论。
如果在F5处出现短路故障，为维持有效保护，应当对I段与II段进行整定，其中II段根据下一级相邻电流瞬时电流速断保护整定值进行重新整定。在同时考虑I段保护范围与II段灵敏度的情况时，能够根据下式计算得到允许接入的最大容量的分布式电源：
3 小结
分布式电源作为一种可再生能源，一定程度上弥补大电网能耗高、投资大、灵活性差等不足，然而分布式电源的并网将对配电网继电保护产生无法避免的影响，只有掌握分布式电源接入对继电保护产生的影响，才能真正用好分布式电源技术，最大程度发挥分布式发电的优势。
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论文作者:潘金生1,谢云兴2,潘霄2
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/22
标签：分布式论文; 电源论文; 电流论文; 继电保护论文; 故障论文; 配电网论文; 容量论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;