分布式電源對配電網繼電保護影響的分析

1、    分布式電源對配電網繼電保護影響的分析    摘  要  隨著環(huán)境污染的加劇，我國加大了對可再生能源的研究與利用工作，因而，分布式電源以其獨特的優(yōu)勢在電力系統(tǒng)中應用起來，取得了非常好的實際效果。分布式電源的應用，會導致電力系統(tǒng)的一些相應變化，其中，最終要的變化就是可能使配電網繼電保護失效、反應錯誤和配合保護不匹配等。而且，由于分布式電源和原有的電源形式不同，導致配電網繼電保護的故障水平也會發(fā)生相應的變化，使配電網繼電保護不能正確反應，這會給電路的保護帶來非常大的問題和安全隱患。本文通過相關資料的收集，對分布式電源對配電網繼電保護

2、的影響進行了系統(tǒng)的分析，希望對相關電力工作者帶來一些啟發(fā)。關鍵詞  分布式電源;配電網;繼電保護;影響分析：tm77      ：a      ：1671-7597（2014）22-0051-021  分布式電源對配電網繼電保護的影響和傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，分布式電源對于配電網的控制方式、并網方式的要求是不同的，因而，隨著分布式電源總體容量的增加，會對配電網繼電保護帶來一些影響。分布式電源的發(fā)電形式不同，帶來的影響也不完全相同：1）分布式電源為燃氣輪機。燃氣輪機作為分布式電源的一種，在實際應用中還是較為廣泛的。燃氣輪

3、機接入配電網中的方式一般為同步發(fā)電機方式，而同步發(fā)電機配備有勵磁系統(tǒng)，一旦發(fā)生電路故障，造成電路無法正常工作時，勵磁系統(tǒng)可以在故障發(fā)生之后為故障發(fā)生點提供一定的短路電流。短路電流的多少，和故障發(fā)生時的電壓、同步發(fā)電機的電抗和勵磁性質有關。2）分布式電源為異步風力發(fā)電機。風力發(fā)電在分布式電源發(fā)電中的應用也非常廣泛。分布式風力發(fā)電機接入配電網時，由于其接入配電網的方式為異步發(fā)電機方式，而異步發(fā)電機沒有勵磁系統(tǒng)，所以一旦配電網發(fā)生故障，異步發(fā)電機提供的短路電流會逐漸遞減直至完全可以忽略。這期間耗時大約為十個周期。異步發(fā)電機提供短路電流是通過殘余電壓提供的動力，所以和傳統(tǒng)的短路保護相比，會縮小短路保護

4、的程度。另外，異步風力發(fā)電機接入配電網后，發(fā)生電路故障時短路電流衰減程度和故障種類、故障發(fā)生點、風力發(fā)電機容量等有關。異步風力發(fā)電機的容量和短路電流成正比，故障發(fā)生點和風力發(fā)電機的距離越大，故障電流的衰減速率就越快。3）分布式電源為光伏電源或燃料電池。光伏電源和燃料電池接入配電網的方式和燃氣輪機、風力發(fā)電機不同，應用的是逆變器的方式，應用電子裝置。光伏電源和燃料電池的逆變器原理基本相同。和同步發(fā)電機和異步發(fā)電機相比，逆變器在配電網系統(tǒng)故障時，故障電流更加小，因而表示起來也相對簡單，用最大電流和電流存在時間即可表示。光伏電源由于逆變器的特點，在發(fā)生不對稱故障時，會形成三相效力相同的電動勢，導致負

5、序等效電動勢的產生。這時可應用三相逆變電源序網模型進行故障分析工作。在相同容量的燃氣輪機、風力發(fā)電機和光伏電源發(fā)電機三者中，故障時故障電流最大的是燃氣輪機。2  分布式電源對配電網繼電保護的模型剖析三段式電流保護方式具有對電路的保護模式簡單、可靠性高、反應迅速等特點，在配電網繼電保護中得到了廣泛的認可。三段式電流保護由電路速斷保護、定時限電流速斷保護和過電流保護組成，在多數情況下都可以實現對故障的快速、準確反應。但其也有自身的缺點，即在很大程度上受到配電網接線方式和配電系統(tǒng)工作方式影響。如下圖所示。如圖，s為配電網系統(tǒng)，dg為分布式電源，r1、r2、r3、r4為繼電保護裝置，z為配電

6、網系統(tǒng)阻抗。分布式電源接入配電網后，配電網系統(tǒng)的潮流分布將會產生變化，從而導致故障電流的相應變化，包括大小、方向等。配電網系統(tǒng)和分布式電源之間的部分為雙電源，而其他部分為單一電源，由圖觀察可以知道，當系統(tǒng)的短路位點發(fā)生變化時，分布式電源對各個繼電保護裝置的影響也不同。當k2位點出現短路時，r3和r4是沒有短路電流通過的，因而保護反應和分布式電源的接入無關。經過r2的短路電流來自配電網系統(tǒng)和分布式電源，繼電保護裝置能正確反應，切斷故障線路。這個時候，r1也有短路電流通過，但是電流強度比分布式電源接入前要小，而且分布式電源的容量越大，r1的短路電流越小，分析可以知道，r1的靈敏性受到分布式電源并入

7、的影響有所降低。當k1位點發(fā)生短路時，r3和r4同樣沒有短路電流通過，因而r3和r4沒有受到分布式電源接入的影響。同樣的，r1的靈敏性相應減少，甚至完全失去靈敏性，通過r1的短路電流在分布式電源接入后變小。因此，為了保證系統(tǒng)的正常工作，在一些情況下需要合理對接入配電網的分布式電源的容量進行控制，防止由于分布式電源容量過大導致r1的拒動情況發(fā)生。當饋線1的k3位點發(fā)生短路時，故障電流無法到達r2，因而r2的行為不會受到干擾。此時，通過r3的短路電流來源是配電網系統(tǒng)和分布式電源，繼電保護裝置完全可以正確反應、切斷故障。在k3位點短路時，r1有分布式電源提供的短路電流的通過，如果分布式電源容量超過一

8、定大小，會導致r1切斷線路的錯誤反應，此時，分布式電源應當與配電網系統(tǒng)自動解除并入關系。當饋線1的k4位點發(fā)生短路時，r2同樣感受不到故障的存在，其正常動作不會受到干擾，r4中通過的短路電流來源是配電網系統(tǒng)和分布式電源，繼電保護裝置完全可以正確反應、控制故障。當k4位點短路時，r1中會有相應的短路電流的通過，而且分布式電源容量足夠大時，r1會產生錯誤反應，對r1所在線路進行錯誤切斷，這個時候分布式電源需要和配電網接觸并入關系。3  總結分布式電源在我國的廣泛應用，對配電網繼電保護工作帶來的影響應當正確分析。分布式電源的接入對配電網繼電保護造成的變化主要有：分布式電源的容量不同，對配電

9、網繼電保護帶來的相應變化不同;分布式電源的類型不同，對配電網繼電保護帶來的相應變化不同;分布式電源的容量越大，對配電網繼電保護的影響越大，很可能由于電流的增加導致故障電路之外的其他電路的錯誤反應;分布式電源在繼電保護裝置的不同側，故障保護范圍的大小變化不同，分布式電源接入位置處于繼電保護裝置上游，使故障保護范圍增大，反之減小。根據分布式電源對配電網繼電保護產生的影響進行分析，有助于制定合理的應對方法提升其與配電網的適應能力。參考文獻1郭路宣.含分布式電源的配電網繼電保護研究d.華南理工大學，2013.2衛(wèi)波.分布式電源接入對配電網繼電保護的影響及對策的研究d.華北電力大學，2013.3劉佳.含

10、分布式電源的配電網保護技術研究d.華北水利水電大學，2013.作者簡介季克朗（1965-），工程師，國網浙江蒼南縣供電有限責任公司。endprint摘  要  隨著環(huán)境污染的加劇，我國加大了對可再生能源的研究與利用工作，因而，分布式電源以其獨特的優(yōu)勢在電力系統(tǒng)中應用起來，取得了非常好的實際效果。分布式電源的應用，會導致電力系統(tǒng)的一些相應變化，其中，最終要的變化就是可能使配電網繼電保護失效、反應錯誤和配合保護不匹配等。而且，由于分布式電源和原有的電源形式不同，導致配電網繼電保護的故障水平也會發(fā)生相應的變化，使配電網繼電保護不能正確反應，這會給電路的保護帶來非常大的問題和安全隱

11、患。本文通過相關資料的收集，對分布式電源對配電網繼電保護的影響進行了系統(tǒng)的分析，希望對相關電力工作者帶來一些啟發(fā)。關鍵詞  分布式電源;配電網;繼電保護;影響分析：tm77      ：a      ：1671-7597（2014）22-0051-021  分布式電源對配電網繼電保護的影響和傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，分布式電源對于配電網的控制方式、并網方式的要求是不同的，因而，隨著分布式電源總體容量的增加，會對配電網繼電保護帶來一些影響。分布式電源的發(fā)電形式不同，帶來的影響也不完全相同：1）分布式電源為燃氣輪機。燃氣輪機

12、作為分布式電源的一種，在實際應用中還是較為廣泛的。燃氣輪機接入配電網中的方式一般為同步發(fā)電機方式，而同步發(fā)電機配備有勵磁系統(tǒng)，一旦發(fā)生電路故障，造成電路無法正常工作時，勵磁系統(tǒng)可以在故障發(fā)生之后為故障發(fā)生點提供一定的短路電流。短路電流的多少，和故障發(fā)生時的電壓、同步發(fā)電機的電抗和勵磁性質有關。2）分布式電源為異步風力發(fā)電機。風力發(fā)電在分布式電源發(fā)電中的應用也非常廣泛。分布式風力發(fā)電機接入配電網時，由于其接入配電網的方式為異步發(fā)電機方式，而異步發(fā)電機沒有勵磁系統(tǒng)，所以一旦配電網發(fā)生故障，異步發(fā)電機提供的短路電流會逐漸遞減直至完全可以忽略。這期間耗時大約為十個周期。異步發(fā)電機提供短路電流是通過殘余

13、電壓提供的動力，所以和傳統(tǒng)的短路保護相比，會縮小短路保護的程度。另外，異步風力發(fā)電機接入配電網后，發(fā)生電路故障時短路電流衰減程度和故障種類、故障發(fā)生點、風力發(fā)電機容量等有關。異步風力發(fā)電機的容量和短路電流成正比，故障發(fā)生點和風力發(fā)電機的距離越大，故障電流的衰減速率就越快。3）分布式電源為光伏電源或燃料電池。光伏電源和燃料電池接入配電網的方式和燃氣輪機、風力發(fā)電機不同，應用的是逆變器的方式，應用電子裝置。光伏電源和燃料電池的逆變器原理基本相同。和同步發(fā)電機和異步發(fā)電機相比，逆變器在配電網系統(tǒng)故障時，故障電流更加小，因而表示起來也相對簡單，用最大電流和電流存在時間即可表示。光伏電源由于逆變器的特點

14、，在發(fā)生不對稱故障時，會形成三相效力相同的電動勢，導致負序等效電動勢的產生。這時可應用三相逆變電源序網模型進行故障分析工作。在相同容量的燃氣輪機、風力發(fā)電機和光伏電源發(fā)電機三者中，故障時故障電流最大的是燃氣輪機。2  分布式電源對配電網繼電保護的模型剖析三段式電流保護方式具有對電路的保護模式簡單、可靠性高、反應迅速等特點，在配電網繼電保護中得到了廣泛的認可。三段式電流保護由電路速斷保護、定時限電流速斷保護和過電流保護組成，在多數情況下都可以實現對故障的快速、準確反應。但其也有自身的缺點，即在很大程度上受到配電網接線方式和配電系統(tǒng)工作方式影響。如下圖所示。如圖，s為配電網系統(tǒng)，dg為分

15、布式電源，r1、r2、r3、r4為繼電保護裝置，z為配電網系統(tǒng)阻抗。分布式電源接入配電網后，配電網系統(tǒng)的潮流分布將會產生變化，從而導致故障電流的相應變化，包括大小、方向等。配電網系統(tǒng)和分布式電源之間的部分為雙電源，而其他部分為單一電源，由圖觀察可以知道，當系統(tǒng)的短路位點發(fā)生變化時，分布式電源對各個繼電保護裝置的影響也不同。當k2位點出現短路時，r3和r4是沒有短路電流通過的，因而保護反應和分布式電源的接入無關。經過r2的短路電流來自配電網系統(tǒng)和分布式電源，繼電保護裝置能正確反應，切斷故障線路。這個時候，r1也有短路電流通過，但是電流強度比分布式電源接入前要小，而且分布式電源的容量越大，r1的短

16、路電流越小，分析可以知道，r1的靈敏性受到分布式電源并入的影響有所降低。當k1位點發(fā)生短路時，r3和r4同樣沒有短路電流通過，因而r3和r4沒有受到分布式電源接入的影響。同樣的，r1的靈敏性相應減少，甚至完全失去靈敏性，通過r1的短路電流在分布式電源接入后變小。因此，為了保證系統(tǒng)的正常工作，在一些情況下需要合理對接入配電網的分布式電源的容量進行控制，防止由于分布式電源容量過大導致r1的拒動情況發(fā)生。當饋線1的k3位點發(fā)生短路時，故障電流無法到達r2，因而r2的行為不會受到干擾。此時，通過r3的短路電流來源是配電網系統(tǒng)和分布式電源，繼電保護裝置完全可以正確反應、切斷故障。在k3位點短路時，r1有

17、分布式電源提供的短路電流的通過，如果分布式電源容量超過一定大小，會導致r1切斷線路的錯誤反應，此時，分布式電源應當與配電網系統(tǒng)自動解除并入關系。當饋線1的k4位點發(fā)生短路時，r2同樣感受不到故障的存在，其正常動作不會受到干擾，r4中通過的短路電流來源是配電網系統(tǒng)和分布式電源，繼電保護裝置完全可以正確反應、控制故障。當k4位點短路時，r1中會有相應的短路電流的通過，而且分布式電源容量足夠大時，r1會產生錯誤反應，對r1所在線路進行錯誤切斷，這個時候分布式電源需要和配電網接觸并入關系。3  總結分布式電源在我國的廣泛應用，對配電網繼電保護工作帶來的影響應當正確分析。分布式電源的接入對配電

18、網繼電保護造成的變化主要有：分布式電源的容量不同，對配電網繼電保護帶來的相應變化不同;分布式電源的類型不同，對配電網繼電保護帶來的相應變化不同;分布式電源的容量越大，對配電網繼電保護的影響越大，很可能由于電流的增加導致故障電路之外的其他電路的錯誤反應;分布式電源在繼電保護裝置的不同側，故障保護范圍的大小變化不同，分布式電源接入位置處于繼電保護裝置上游，使故障保護范圍增大，反之減小。根據分布式電源對配電網繼電保護產生的影響進行分析，有助于制定合理的應對方法提升其與配電網的適應能力。參考文獻1郭路宣.含分布式電源的配電網繼電保護研究d.華南理工大學，2013.2衛(wèi)波.分布式電源接入對配電網繼電保護

19、的影響及對策的研究d.華北電力大學，2013.3劉佳.含分布式電源的配電網保護技術研究d.華北水利水電大學，2013.作者簡介季克朗（1965-），工程師，國網浙江蒼南縣供電有限責任公司。endprint摘  要  隨著環(huán)境污染的加劇，我國加大了對可再生能源的研究與利用工作，因而，分布式電源以其獨特的優(yōu)勢在電力系統(tǒng)中應用起來，取得了非常好的實際效果。分布式電源的應用，會導致電力系統(tǒng)的一些相應變化，其中，最終要的變化就是可能使配電網繼電保護失效、反應錯誤和配合保護不匹配等。而且，由于分布式電源和原有的電源形式不同，導致配電網繼電保護的故障水平也會發(fā)生相應的變化，使配電網繼電保

20、護不能正確反應，這會給電路的保護帶來非常大的問題和安全隱患。本文通過相關資料的收集，對分布式電源對配電網繼電保護的影響進行了系統(tǒng)的分析，希望對相關電力工作者帶來一些啟發(fā)。關鍵詞  分布式電源;配電網;繼電保護;影響分析：tm77      ：a      ：1671-7597（2014）22-0051-021  分布式電源對配電網繼電保護的影響和傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，分布式電源對于配電網的控制方式、并網方式的要求是不同的，因而，隨著分布式電源總體容量的增加，會對配電網繼電保護帶來一些影響。分布式電源的發(fā)電形式不同，帶

21、來的影響也不完全相同：1）分布式電源為燃氣輪機。燃氣輪機作為分布式電源的一種，在實際應用中還是較為廣泛的。燃氣輪機接入配電網中的方式一般為同步發(fā)電機方式，而同步發(fā)電機配備有勵磁系統(tǒng)，一旦發(fā)生電路故障，造成電路無法正常工作時，勵磁系統(tǒng)可以在故障發(fā)生之后為故障發(fā)生點提供一定的短路電流。短路電流的多少，和故障發(fā)生時的電壓、同步發(fā)電機的電抗和勵磁性質有關。2）分布式電源為異步風力發(fā)電機。風力發(fā)電在分布式電源發(fā)電中的應用也非常廣泛。分布式風力發(fā)電機接入配電網時，由于其接入配電網的方式為異步發(fā)電機方式，而異步發(fā)電機沒有勵磁系統(tǒng)，所以一旦配電網發(fā)生故障，異步發(fā)電機提供的短路電流會逐漸遞減直至完全可以忽略。這

22、期間耗時大約為十個周期。異步發(fā)電機提供短路電流是通過殘余電壓提供的動力，所以和傳統(tǒng)的短路保護相比，會縮小短路保護的程度。另外，異步風力發(fā)電機接入配電網后，發(fā)生電路故障時短路電流衰減程度和故障種類、故障發(fā)生點、風力發(fā)電機容量等有關。異步風力發(fā)電機的容量和短路電流成正比，故障發(fā)生點和風力發(fā)電機的距離越大，故障電流的衰減速率就越快。3）分布式電源為光伏電源或燃料電池。光伏電源和燃料電池接入配電網的方式和燃氣輪機、風力發(fā)電機不同，應用的是逆變器的方式，應用電子裝置。光伏電源和燃料電池的逆變器原理基本相同。和同步發(fā)電機和異步發(fā)電機相比，逆變器在配電網系統(tǒng)故障時，故障電流更加小，因而表示起來也相對簡單，用

23、最大電流和電流存在時間即可表示。光伏電源由于逆變器的特點，在發(fā)生不對稱故障時，會形成三相效力相同的電動勢，導致負序等效電動勢的產生。這時可應用三相逆變電源序網模型進行故障分析工作。在相同容量的燃氣輪機、風力發(fā)電機和光伏電源發(fā)電機三者中，故障時故障電流最大的是燃氣輪機。2  分布式電源對配電網繼電保護的模型剖析三段式電流保護方式具有對電路的保護模式簡單、可靠性高、反應迅速等特點，在配電網繼電保護中得到了廣泛的認可。三段式電流保護由電路速斷保護、定時限電流速斷保護和過電流保護組成，在多數情況下都可以實現對故障的快速、準確反應。但其也有自身的缺點，即在很大程度上受到配電網接線方式和配電系統(tǒng)

24、工作方式影響。如下圖所示。如圖，s為配電網系統(tǒng)，dg為分布式電源，r1、r2、r3、r4為繼電保護裝置，z為配電網系統(tǒng)阻抗。分布式電源接入配電網后，配電網系統(tǒng)的潮流分布將會產生變化，從而導致故障電流的相應變化，包括大小、方向等。配電網系統(tǒng)和分布式電源之間的部分為雙電源，而其他部分為單一電源，由圖觀察可以知道，當系統(tǒng)的短路位點發(fā)生變化時，分布式電源對各個繼電保護裝置的影響也不同。當k2位點出現短路時，r3和r4是沒有短路電流通過的，因而保護反應和分布式電源的接入無關。經過r2的短路電流來自配電網系統(tǒng)和分布式電源，繼電保護裝置能正確反應，切斷故障線路。這個時候，r1也有短路電流通過，但是電流強度比分布式電源接入前要小，而且分布式電源的容量越大，r1的短路電流越小，分析可以知道，r1的靈敏性受到分布式電源并入的影響有所降低。當k1位點發(fā)生短路時，r3和r4同樣沒有短路電流通過，因而r3和r4沒有受到分布式電源接入的影響。同樣的，r1的靈敏性相應減少，甚至完全失去靈敏性，通過r1的短路電流在分布式電源接入后變小。因此，為了保證系統(tǒng)的正常工作，在一些情況下需要合理對接入配電網的分布式電源的容量進行控制，防止由于分布式電源容量過大導