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摘 要：近年来，风电和光伏等分布式发电接入配电网的规模越来越大，对配电网的继电保护造成严重影响，其所应有的继电保护也被人们重视起来。本文主要介绍对于分布式电源对配电网继电保护的影响，进而提出含分布式电源的配电网继电保护的改进措施。
关键词：分布式电源; 继电保护; 继电保护配置
0 引言
分布式电源一般是利用风能、太阳能等绿色清洁能源发电，因低碳环保得到政策支持，其容量和投资小，发展快。分布式电源一般就近在用户端进行布置，具有不少优势：能降低线损，能源可利用效率高;为电网末端提供电压支持，提高电能质量;电网故障时，部分配电网利用微网运行来给重要负荷供电，提高了系统供电的可靠性。但是，常规配电网是单电源的放射状链式结构，正常运行时的潮流和故障电流方向单一，分布式电源接入后，配网的潮流可能会双向流动，短路时短路电流分布将发生变化，另外，可再生能源具有不确定性，这些都会导致配电网出现继电保护误动或拒动等问题，甚至会影响到配电网的安全运行。随着分布式电源接入规模的扩大，有必要分析其对配电网的继电保护及自动化装置的影响，确保配电系统安全可靠稳定地向用户供电。
1 分布式发电对配电网继电保护的影响
1.1 分布式电源对变电站继电保护的影响分析
将分布式电源接入电网， 完成了从单端电源到多端电源的转换， 但电网的继电保护装置会难以实现它的选择性， 110 kV变电站的主要继电保护配置分别是变压器与电容器保护、线路保护和备自投装置。继电保护的方向性对于过流保护、低压保护和不平衡电压保护等电容器保护不产生影响， 因此电容器保护配置是不受分布式电源接入的影响的。本章所针对的问题是10 kV与110 kV系统的电压等级的分析， 在研究主变压器的保护、备自投装置和两个电压等级系统的传统继电保护配置的同时。
1.2 110 kV线路保护配置方式
在配电网中， 110 kV的变电站是其一不可忽视的关键， 它是配电网与主网连接的桥梁。分布式电源尚未接入电网时， 110 kV变电站是作为纯负荷工作的变电站运行的。110 kV变电站侧通常不对110 kV线路进行线路保护， 仅在电源侧配置零序电流保护及距离保护。即使110 kV变电站侧没有对110 kV的线路配置线路保护， 然而其线路间隔的智能组件将会进行相对完整的配备。
1.3 分布式电源对110k V线路保护常规配置的影响分析
配电网是单电源、放射式结构， 接入分布式电源后改变了这一现状并使潮流呈现多样化。110 kV进线分别接110kV的母线， 经过#1主变压器和#2主变压器， 带动两条10 kV母线， 在变电站的终端， 每两条10 kV线路接一段母线。当线路上发生故障时， 在电源侧配置的零序电流保护和距离保护将会发挥作用， 电源侧的2号断路器不变， 在1秒的延迟后， U kV電源侧架空线路故障清除后， 在短时间内闭合断路器， 如果线路的故障是瞬时的， 重合闸动作便会成功。若分布式电源与110 kV变电站10 kV的线路系统相连， 此时的纯负荷变电站就变成了多电源110 kV变电站。由于分布式电源接入10 kV线路系统， 在1秒延迟后， 电源侧进行重合动作， 分布式电源电压与线路侧的相位无法判断， 此时会出现的问题在于两个电源侧的重合闸时间有可能不同。
综合以上描述， 分布式电源的接入对110 kV线路所造成的影响在于， 线路达到重合闸动作条件时， 电源侧重合闸时间不一致的问题。
1.4 分布式电源对变压器保护的影响
110 kV变电站会为主变压器配置电气量和非电气量保护。差动保护是变压器的主保护， 按循环电流原理， 比较变压器两侧电流的矢量差来判定是否进行继电保护。非电气量保护判断的根据不是电量， 因此不影响分布式电源的保护。主变压器会配置零序电压保护， 在110 kV的母线上安装电压互感器可以为其提供是否进行保护动作的根据， 双端式电源会对零序电压分布产生影响， 因此主要分析了零序电压保护对主变压器的作用。
1.5 分布式电源对备自投装置的影响
就10 kV线路系统的单母线分段接线来看， 10 kV备自投装置通常被作为110 kV变电站的保护配置， 线路L1为带电工作状态， 线路L2为热备用状态， 10 kV母线1和2上都有电压存在。如果断路器QF1与断路器QF3都在合闸状态， 断路器QF2在开闸状态， 此时断路器QF1、QF2、QF3所处的位置满足备自投装置的充电条件， 一定时间的延迟后， 备自投装置将会完成充电。如果线路L1出现线路故障或者因为其他因素断开， 10 kV母线、Ⅱ上均无电压。装置的动作规律在于如果判断线路L2上有电压存在， 装在L1线路上的电流互感器未能检测到电流， 备自投装置达到动作条件， 跳出QF1， QF2处于关闭状态， 能自动使线路L2开始工作。
2 含分布式电源的配电网继电保护的改进措施
分布式电源的接入使配电网的潮流由单向流动变成双向流动，而传统的三段式保护已经不适应配电网的发展需要。为了提高配网的可靠性和供电质量，需要对传统的继电保护配置进行改进和优化，为实际配电网的继电保护及自动化配置提供参考。
（1）分布式电源接入配电网后，原来的单辐射网络结构变成双电源或者多电源网络，当分布式电源容量相对较大，提供短路电流较大时，为了防止继电保护装置因反方向的电流而产生误动，可以考虑在保护装置加装方向元件。同时还要综合考虑成本因素。
（2）当分布式光伏接入后，整定时考虑其助增和分流影响，需要对分布式光伏所在馈线的相邻馈线以及上游馈线保护定值进行调整，这样才能保证对系统可靠的动作。
（3）分布式电源接入配网后，配网出现故障时，当系统电源和分布式电源被断路器切除后，两侧可能出现一个相角差，当差值达到一定的界限后，自动重合闸会造成强大的冲击电压或者电流，破坏重合闸的运行状态。为此，如果在分布式电源侧配置重合闸功能，重合闸装置需要配置检同期功能，保证重合闸成功率。
（4）对于规模很大的分布式电源，并网电压等级高、容量大，考虑线路速动保护来提高保护性能，采用纵联保护作为主保护。不仅可以改善本线路保护性能，而且能改善整个电网保护性能。
3 结语
分布式电源大规模发展对附近配电网带来影响，接入的配网运行方式、短路电流分布也发生变化，导致配电网出现继电保护误动或拒动、重合闸失败等，本文结合案例探讨实际配电网中光伏电站的继电保护配置改进方案，保障配电系统安全可靠地运行。
参考文献
[1]李俊林.含分布式电源的110 kV变电站继电保护关键问题及其优化研究[D].济南：山东大学， 2018.
[2]马晓菲， 白湘玮.分布式电源并网的继电保护及安全自动装置配置研究[J].南方农机， 2018， 49 （22） ：107.
[3]李毅然， 李杰， 李旭晖.配电网引入分布式电源对继电保护的影响[J].机电信息， 2018 （24） ：13-14.
作者信息：杨婷婷，国网福建省电力有限公司安溪县供电公司，工程师
邮件地址：福建省安溪县龙湖电力大厦二楼，杨婷婷收，联系方式：15159806573
关键词：分布式电源; 继电保护; 继电保护配置
0 引言
分布式电源一般是利用风能、太阳能等绿色清洁能源发电，因低碳环保得到政策支持，其容量和投资小，发展快。分布式电源一般就近在用户端进行布置，具有不少优势：能降低线损，能源可利用效率高;为电网末端提供电压支持，提高电能质量;电网故障时，部分配电网利用微网运行来给重要负荷供电，提高了系统供电的可靠性。但是，常规配电网是单电源的放射状链式结构，正常运行时的潮流和故障电流方向单一，分布式电源接入后，配网的潮流可能会双向流动，短路时短路电流分布将发生变化，另外，可再生能源具有不确定性，这些都会导致配电网出现继电保护误动或拒动等问题，甚至会影响到配电网的安全运行。随着分布式电源接入规模的扩大，有必要分析其对配电网的继电保护及自动化装置的影响，确保配电系统安全可靠稳定地向用户供电。
1 分布式发电对配电网继电保护的影响
1.1 分布式电源对变电站继电保护的影响分析
将分布式电源接入电网， 完成了从单端电源到多端电源的转换， 但电网的继电保护装置会难以实现它的选择性， 110 kV变电站的主要继电保护配置分别是变压器与电容器保护、线路保护和备自投装置。继电保护的方向性对于过流保护、低压保护和不平衡电压保护等电容器保护不产生影响， 因此电容器保护配置是不受分布式电源接入的影响的。本章所针对的问题是10 kV与110 kV系统的电压等级的分析， 在研究主变压器的保护、备自投装置和两个电压等级系统的传统继电保护配置的同时。
1.2 110 kV线路保护配置方式
在配电网中， 110 kV的变电站是其一不可忽视的关键， 它是配电网与主网连接的桥梁。分布式电源尚未接入电网时， 110 kV变电站是作为纯负荷工作的变电站运行的。110 kV变电站侧通常不对110 kV线路进行线路保护， 仅在电源侧配置零序电流保护及距离保护。即使110 kV变电站侧没有对110 kV的线路配置线路保护， 然而其线路间隔的智能组件将会进行相对完整的配备。
1.3 分布式电源对110k V线路保护常规配置的影响分析
配电网是单电源、放射式结构， 接入分布式电源后改变了这一现状并使潮流呈现多样化。110 kV进线分别接110kV的母线， 经过#1主变压器和#2主变压器， 带动两条10 kV母线， 在变电站的终端， 每两条10 kV线路接一段母线。当线路上发生故障时， 在电源侧配置的零序电流保护和距离保护将会发挥作用， 电源侧的2号断路器不变， 在1秒的延迟后， U kV電源侧架空线路故障清除后， 在短时间内闭合断路器， 如果线路的故障是瞬时的， 重合闸动作便会成功。若分布式电源与110 kV变电站10 kV的线路系统相连， 此时的纯负荷变电站就变成了多电源110 kV变电站。由于分布式电源接入10 kV线路系统， 在1秒延迟后， 电源侧进行重合动作， 分布式电源电压与线路侧的相位无法判断， 此时会出现的问题在于两个电源侧的重合闸时间有可能不同。
综合以上描述， 分布式电源的接入对110 kV线路所造成的影响在于， 线路达到重合闸动作条件时， 电源侧重合闸时间不一致的问题。
1.4 分布式电源对变压器保护的影响
110 kV变电站会为主变压器配置电气量和非电气量保护。差动保护是变压器的主保护， 按循环电流原理， 比较变压器两侧电流的矢量差来判定是否进行继电保护。非电气量保护判断的根据不是电量， 因此不影响分布式电源的保护。主变压器会配置零序电压保护， 在110 kV的母线上安装电压互感器可以为其提供是否进行保护动作的根据， 双端式电源会对零序电压分布产生影响， 因此主要分析了零序电压保护对主变压器的作用。
1.5 分布式电源对备自投装置的影响
就10 kV线路系统的单母线分段接线来看， 10 kV备自投装置通常被作为110 kV变电站的保护配置， 线路L1为带电工作状态， 线路L2为热备用状态， 10 kV母线1和2上都有电压存在。如果断路器QF1与断路器QF3都在合闸状态， 断路器QF2在开闸状态， 此时断路器QF1、QF2、QF3所处的位置满足备自投装置的充电条件， 一定时间的延迟后， 备自投装置将会完成充电。如果线路L1出现线路故障或者因为其他因素断开， 10 kV母线、Ⅱ上均无电压。装置的动作规律在于如果判断线路L2上有电压存在， 装在L1线路上的电流互感器未能检测到电流， 备自投装置达到动作条件， 跳出QF1， QF2处于关闭状态， 能自动使线路L2开始工作。
2 含分布式电源的配电网继电保护的改进措施
分布式电源的接入使配电网的潮流由单向流动变成双向流动，而传统的三段式保护已经不适应配电网的发展需要。为了提高配网的可靠性和供电质量，需要对传统的继电保护配置进行改进和优化，为实际配电网的继电保护及自动化配置提供参考。
（1）分布式电源接入配电网后，原来的单辐射网络结构变成双电源或者多电源网络，当分布式电源容量相对较大，提供短路电流较大时，为了防止继电保护装置因反方向的电流而产生误动，可以考虑在保护装置加装方向元件。同时还要综合考虑成本因素。
（2）当分布式光伏接入后，整定时考虑其助增和分流影响，需要对分布式光伏所在馈线的相邻馈线以及上游馈线保护定值进行调整，这样才能保证对系统可靠的动作。
（3）分布式电源接入配网后，配网出现故障时，当系统电源和分布式电源被断路器切除后，两侧可能出现一个相角差，当差值达到一定的界限后，自动重合闸会造成强大的冲击电压或者电流，破坏重合闸的运行状态。为此，如果在分布式电源侧配置重合闸功能，重合闸装置需要配置检同期功能，保证重合闸成功率。
（4）对于规模很大的分布式电源，并网电压等级高、容量大，考虑线路速动保护来提高保护性能，采用纵联保护作为主保护。不仅可以改善本线路保护性能，而且能改善整个电网保护性能。
3 结语
分布式电源大规模发展对附近配电网带来影响，接入的配网运行方式、短路电流分布也发生变化，导致配电网出现继电保护误动或拒动、重合闸失败等，本文结合案例探讨实际配电网中光伏电站的继电保护配置改进方案，保障配电系统安全可靠地运行。
参考文献
[1]李俊林.含分布式电源的110 kV变电站继电保护关键问题及其优化研究[D].济南：山东大学， 2018.
[2]马晓菲， 白湘玮.分布式电源并网的继电保护及安全自动装置配置研究[J].南方农机， 2018， 49 （22） ：107.
[3]李毅然， 李杰， 李旭晖.配电网引入分布式电源对继电保护的影响[J].机电信息， 2018 （24） ：13-14.
作者信息：杨婷婷，国网福建省电力有限公司安溪县供电公司，工程师
邮件地址：福建省安溪县龙湖电力大厦二楼，杨婷婷收，联系方式：15159806573