王欣
北京创安利市政建设（集团）有限责任公司，100015
摘要：
随着全世界各国对分布式电源的发展和研究，分布式电源以其低碳环保、清洁可在生、供给方式多样等优点得以快速的发展应用，但分布式电源在出力方面存在一定的波动性、间歇性和随机性，大量接入对电力工业的规划建设和稳定运行也带来了新的挑战。针对分布式电源并入配电网的运行情况，着重分析了分布式电源对配电网电流保护、自动重合闸和电能质量的影响，分布式电源并网可能会导致线路电流保护失效、拒动或误动作，也会造成配电网的非同期重合和故障点电弧重燃，同时分布式电源会对其所接入的变电站母线和其他馈线的电压都有抬升作用。
关键词：分布式电源;?电流保护;?自动重合闸;?电能质量;
引言：
在我国的社会经济发展过程中，电力工业作为经济社会生产生活各方面的关键支撑点，电力工业建设的好坏将直接影响到国家经济的持续发展和人民生活水平的不断提高，国家经济可持续发展对国家电网的供电能力和供电质量提出了更高的要求。在国家电网的长期规划建设中，绿色新能源开发利用和分布式电源并网成为了研究热点，含分布式电源的配电网已成为全球经济体制变革和电力工业建设的未来发展方向。
随着全世界各国对分布式电源的研究，分布式电源以其低碳环保、清洁可在生、供给方式多样等优点正在快速的发展应用，同时分布式电源的并网有效地提高了配电网的供电能力。但分布式电源在出力方面存在一定的波动性、间歇性和随机性，大量的分布式电源并网也对整个配电网的电能安全质量和可靠稳定等方面造成了威胁，对电力工业的规划建设和稳定运行也带来了新的挑战。
近年来，国家和各地政府陆续出台政策大力支持，国家电网公司全力接纳分布式电源并网，尤其10kV及以下分布式电源得到了快速发展。但分布式电源的大量并网也对配电网的安全运行产生了影响，针对分布式电源并入配电网的运行情况，笔者着重分析了分布式电源对配电网电流保护、自动重合闸和电能质量的影响。
1.10kV分布式电源并网接线方式
分布式电源通常是指功率为数千瓦至50MW的小型模块式、分布在负荷附近、与环境兼容的独立电源，是一种在用户所在场地或附近建设安装、运行的，以用户自发自用为主、多余电量上网，且以满足配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用的多联发供电设施。
分布式电源并网电压等级根据装机容量进行选择，若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。目前，按照分布式电源并网电压等级和并网方式，10kV分布式电源接入配电网主要采用10kV馈线接入方式和10kV专线接入方式。
10kV馈线接入方式采用小容量分布式电源直接接入0.4kV(220V）用户侧，所发电量优先本地自发自用，多余电力上网，电网调剂余缺，如图1所示。
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分布式电源10kV馈线接入方式???
10kV专线接入方式，当分布式电源容量较大且出力波动较大时（如太阳能光伏发电、风力发电等），可采用专线形式接入变电站10kV侧。
2.对配电网保护配置的影响
2.1中低压配电网保护
目前,我国的10kV中低压配电网主要包括不接地(或经消弧线圈接地)单侧电源、辐射型供电网络,环网、“手拉手”方式也是分段运行。因此,其一般配置传统的三段式电流保护,即:瞬时电流速断保护、定时限过电流保护和Ⅲ段过电流保护。且继电保护装置一般装设在供电变电站10kV出线断路器处,保护整条线路。主馈线上装设自动重合闸装置,支路上装设熔断器或产权分界点断路器。
传统的三段式电流保护不仅保护原理简单易懂而且可靠性较高,一般的故障都能快速、可靠地切除。因此,在配电系统的继电保护中,传统的三段式电流保护应用非常广泛。但是传统的三段式电流保护存在受系统运行方式和线路接线方式影响的缺陷。
配电网中引入少量分布式发电单元(如DG)时对整个电网不会构成太大的影响,但高比例DG的引入使得配电网从传统的单电源辐射状网络变成双端甚至多端网络,从而改变故障电流的大小、持续时间及其方向,结果可能会导致断路器保护误动、拒动及失去选择性。DG自身的故障也会对系统的运行和保护产生影响。另外,当DG系统抗孤岛保护功能时间不能与自动重合闸等装置协调配合时,就会引起非同期合闸。
2.2DG对线路三段式电流保护的影响
2.2.1DG上游故障
DG上游K1点发生短路故障时,保护R3在另一条馈线上,因此保护R3的保护动作和DG的存在与否无关。
但由于K1短路故障,系统S和DG相当于并联运行,DG存在着分流作用,因此造成了保护R1的灵敏降低,严重情况下保护R1还有可能拒动,也无法有效地配合DG形成孤岛,难以隔离故障区。
2.2.2DG下游故障
DG下游K2点发生短路故障时,保护R3在另一条馈线上,因此保护R3的保护动作和DG的存在与否无关。
系统S和DG一起提供保护R2的短路电流,因此,R2电流较无DG时大,R2装置能迅速且可靠地动作以切除故障。
2.2.3其他馈线故障
同一母线的其他馈线K3点发生短路故障时,因为保护R2所在的位置是同一母线不同馈线上的,因此保护R2的保护动作和DG的存在与否无关。
系统S和DG提供的短路电流都流过保护R3,电流比无DG时增大,所以保护R3能可靠动作切除短路故障。而R1的故障电流仅由DG提供,随着DG容量的增大,保护R1可能会误动而切除本线路。
2.2.4保护的方向性
配电网是单端电源供电,因此配电网的继电保护没有方向元件。在接入DG之后,配电网某些部分将变为双端电源供电。在DG节点上游线路发生故障时,由DG提供的故障电流是从负荷侧流向系统侧,这意味着在保护装置下游接有分布式电源时,在保护的下游和上游发生故障,都有故障电流流过保护。由于没有方向元件,一旦故障电流超过整定值,保护将动作而失去选择性。因此,需要在配电网的继电保护装置上安装方向元件,以保证继电保护能够正常工作
2.3DG对线路其它保护的影响
2.3.1对距离保护的影响
DG和系统都会对故障点提供故障电流,这将使测量阻抗发生变化,致使距离保护的动作范围变化,保护灵敏度也发生变化。
2.3.2对纵联差动保护的影响
若线路发生故障,则该段线路上的所有DG都将向故障点提供短路电流,导致故障点处的短路电流值极大。然而由于两端保护只能监测到系统侧提供的故障电流,因此检测到的故障电流值要小于故障点实际值,当检测值过小时,保护可能会无法启动。
2.4DG对线路重合闸的影响
由于配电网中70%以上的故障是瞬时性的,重合闸对提高供电可靠性相当重要,然而DG接入配电网后,若线路发生故障并跳闸,有可能产生不同期的结果。
(1)DG可能继续向故障点提供短路电流,使瞬时故障发展成永久故障,造成重合闸失败。
(2)形成由DG单独供电的孤岛时,重合闸可能造成非同期合闸。传统的配电网馈线重合闸一般没有检同期和检无压功能,因此在主电源跳开到自动重合闸动作前这段时间内,DG与电网不能保持同步,导致非同期合闸。
3.分布式电源并网对电能质量的影响
分布式电源接入将减少馈线上有功功率的传输，并且还可提供无功功率的支持，提高馈线上各负荷节点处电压，电压升高程度与接入分布式电源总容量的大小直接相。经研究表明，接入10kV的分布式电源容量超过8MW，接入0.4kV的分布式电源容量超过200kW，配电线路沿线电压提高幅度将有可能不满足相关国家标准要求。
采用10kV馈线接入的分布式电源，其对所接入的变电站母线和其他馈线的电压都有抬升作用，配电网电压分布的影响与分布式电源接入位置密切相关。利用PSCAD搭建相应仿真模型进行计算，可以看出分布式电源接入点越接近线路末端，线路电压抬高的幅度就越大，这种馈线接入的分布式电源并网导致线路电压抬高幅度可能超出相关国家标准要求。
结语：
通过深入了解不同类型分布式电源并网的主要形式，针对10kV分布式电源接入配电网运行情况，研究分布式电源对配电网电流保护、自动重合闸和电能质量的影响，得出了以下结论：
(1）采用10kV馈线接入的分布式电源可能会导致线路电流保护的灵敏度降低及拒动、本线路保护误动作及相邻线路的瞬时速断保护失去选择性而误动作，同时采用专线接入的分布式电源，其接入并未改变配电网原有潮流方向，对配电网电流保护影响较小。
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馈线接入的分布式电源对配电线路沿线电压分布的影响???
(2）采用10kV馈线接入的分布式电源，可能会导致配电网的非同期重合和故障点电弧重燃，因此要求分布式电源需要能够快速检测到所在线路故障，并在故障发生后立刻退出运行。
(3）采用10kV馈线接入的分布式电源，其对所接入的变电站母线和其他馈线的电压都有抬升作用，分布式电源接入点越接近线路末端，线路电压抬高的幅度就越大。
参考文献
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