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基于分布式电源对配电网继电保护的影响及对策研究

发布时间:2018-09-14 22:05:23 文章来源:未来智库    

杨成亮

[摘 要]分布式电源技术作为一种新型发电技术,对电力系统带来了革命性变化,但也给电力系统的控制和运行带来了影响。对此,必须采取有效的措施改进配电网的继电保护,满足接入分布式太阳能电源的要求。基于此,本文就分布式电源对配电网继电保护的影响及对策进行简要的分析,希望可以提供一个有效的借鉴。

[关键词]分布式电源;配电网继电保护;影响;对策

中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)47-0232-01

1.分布式电源并网特点

对于不同的分布式电源(DER),其接口并网形式通常与其容量和输出特性有关,常见的互联接口包括同步发电机、异步发电机、DC/AC或AC/AC变换器等。

一般来说,采用同步发电机并网的分布式电源可以分为:励磁电压恒定型与励磁电压可调型。由于励磁电压恒定型分布式电源不具有电压调节能力,其发出和吸收的无功功率与并网端电压相关,潮流变动性大且不可控,不能作为PV或PQ节点;而励磁电压可调型的分布式电源的潮流计算与传统的方法相同,通常进行分析时被视为PV节点。

异步电动机运行时需要从系统中吸收无功功率建立励磁,吸收的无功功率大小由并网端电压决定。以换流器(DC/AC、AC/AC变流器)为接口的分布式电源输出特性(有功、无功、电压等)与具体控制策略相关,因此在处理潮流计算时,需要结合各自的控制策略进行相应的计算处理。

2.分布式电源对配电网继电保护的影响

2.1 分布式电源接入方式

国内的分布式电源多为小型发电系统,利用110千伏电压中间变电站合并配电网,接入母线电压为10千伏和35千伏。

2.2 对三段式电流保护的影响

传统的三段式电流保护方法,原理简单,方法可靠,能快速切断一般情况的电力故障的,但电网的接线方式和运转方式都会影响三段式电流的保护。接入分布式电源,重排电流顺序,当电流短路时,由于电流顺序重排,故障位置的电流也受到变化。分布式电源的接入方式主要有电力中部接入和末端接入等。分布式电源的接入位置不同,相应的故障电流也会不同。第一:对于不同步的合闸,接入分布式电源后,分布式电源运转会加快或减慢,由于分布式电源与系统的电源不同步,会有所差距,当差距到一定程度时,会产生强劲的冲击电压,冲击分布式电源与配电网的电力系统;第二:会在故障位置出现重燃现象。配电网失去电力电压时,分布式电源会供电给故障线路位置,而若在此时闭合闸刀,会直接导致故障位置出现电弧重燃现象,进一步恶化故障。所以,在接入分布式电源的时候,应在配电网侧面安装低解压力的装置,进行无压检测,同时检测分布式电源,确保准确无误,避免出现安全事故。

3.分布式电源的配电网继电保护改进策略

3.1 分布式电源接入配电网馈线始端的保护改进策略

当分布式电源接入在馈线始端,相当于增大了系统电源的容量,故障发生时,短路电流值会有所增加,提高了接入点下游保护装置的灵敏度。但如果短路电流值增幅较大,可能会造成保护装置误动作,破坏了选择性,扩大停电范围,所以需要调整保护装置的动作值。分布式电源的接入会对他们之间的配合造成影响,这种影响和短路电流贡献比有关系。所谓短路电流贡献比就是分布式电源向故障点输送的短路电流与系统向故障点输送的短路电流之比,如果这个值非常小,小于0.1,那么分布式电源接入在馈线始端时,它对保护的影响可以忽略不计,但如果短路电流贡献比大于这个值时,就会对原有保护的选择性造成破坏,这时就需要适当提高保护P1和P3动作电流值,降低它们的灵敏度。

3.2 分布式电源接入配电网馈线中段的保护改进策略

当分布式电源接入在配电网馈线中段时,可以分为三部分进行对继电保护进行适应性改进,它们分别是接入点上有,接入点下游和不含分布式电源线路。如图1所示。

(1)对于分布式电源上游保护装置:AD段馈线,属于双侧电源供电,如果F1点发生非金属性短路,有可能会造成P1据动,无法切除故障电流。针对可能出现的这种情况,可以给P1配置动作值较低的定时限过电流保护,让其作为后备保护。因为这种保护虽然带有一定的延时,但其启动电流比较小,灵敏性高,可以有效地切除当发生非金属性接地时较小的短路电流。此外,还可以限制分布式电源的容量,来提高刚性系数,降低当发生非金属性接地时短路点的电压值,使P1可以更加可靠地动作,切断系统电源输送的短路电流。而对于切断分布式电源向短路点输送的短路电流,则需要分布式电源自身从系统中解裂出来。

(2)对于不含有分布式电源的馈线AC段。当其发生短路时,同样,短路电流较之前有所增大,保护装置的灵敏性和可靠性提高,可以更加有效地动作切除故障,所以对没有分布式电源馈接入的馈线上的保护装置,不需要另加处理。

3.3 分布式电源接入配电网馈线末端的保护改进策略

当分布式电源接入在配电网馈线末端时,可以分为两部分对继电保护进行适应性改进,它们分别是接入点接入点上有和不含分布式电源线路。

(1)对于分布式电源上游保护装置,AE段线路,属于双侧电源供电,如图2所示。

如果线路DE中F2点发生非金属性接地,分布式电源接入后可能会造成短路点电压升高,系统输送的短路电流降低,可能会造成保护P2据动,无法切除短路电流。针对可能出现的这种情况,可以给P2配置动作值较低的定实现过电流保护。因为这种保护虽然带有一定的延时,但其启动电流比较小,灵敏性高,可以有效地切除当发生非金属性接地时较小的短路电流。此外,还可以限制分布式电源的容量,来提高刚性系数,降低当发生非金属性接地时短路点的电压值,使P2可以更加可靠地动作,切断系统电源输送的短路电流。而对于切断分布式电源向短路点输送的短路电流,则需要分布式电源自身从系统中解裂出来。

(2)对于不含分布式电源的馈线AC段。当其发生短路时,同样,短路电流较之前有所增大,保护装置的灵敏性和可靠性提高,可以更加有效地动作切除故障,所以对没有分布式電源馈接入的馈线上的保护装置,不需要另加处理。

总的来说,光伏发电电源不仅能够有效提高供电的安全性和可靠性,还可以有效改善环境,减少环境污染。所以进一步完善分布式电源接入技术,能够完善配电网的继电保护,保证供电质量,为人类活动带来便捷,很好地推动社会的发展。

参考文献

[1] 王志英,邹本法,许晓康.分布式电源对配电网保护的影响及保护配置分析[J].山东工业技术,2016,14:177.

[2] 应东阳.分布式发电对配电网继电保护的影响分析[J].电子测试,2016,20:117+142.

[3] 程荣.分布式电源并网对配电网保护影响的研究[J].机械管理开发,2016,09:122-123.

中国科技博览 2017年48期

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