耿洁
[摘 要]分布式电源有着高灵活性、节能环保、低损耗、低成本等诸多优点，但是大量分布式电源在并网运行时会对短路电流、继电保护和备自投装置造成很多影响。本文先对分布式电源并网运行给电网保护造成的影响进行了详细的分析，然后针对这些影响，提出了加强电能质量管理、设置继电保护配置、设置重合闸装置三大对策，以为相关供电公司在电网保护工作方面加以借鉴。
[关键词]分布式电源；配电网；保护系统
中图分类号：TM773；TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0254-01
引言：随着近些年传统的煤炭与石油能源的逐渐枯竭，对分布式可再生能源的开发已经成为了世界能源发展战略中极为重要的一个方向。与传统的远距离传输发电、集中式发电等发电形式不同，分布式电源大多安装在用户所在区域或附近区域，其运行方式主要为客户端的自发自用，多余电量会进入到网络中，并依靠配电网系统进行平衡和调节。所以，分布式电源对于节能减排和可持续发展的实现意义重大。
1.分布式电源并网运行对电网保护的影响
1.1 分布式电源对配电网短路电流的影响
当配电网系统出现故障时，分布式电源会向故障的发生点持续不断地提供短路电流，而不同类型的接入模式以及不同容量的分布式电源，对短路电流的影响状况也完全不同。当分布式电源接入到配电网中之后，接入点的电压會升高，引起系统侧的短路电流数值降低，故障的发生点短路电流数值增大。当分布式电源的上游发生故障时，分布式电源会对自身与故障点在同一馈线上连成的母线注入短路电流。当分布式电源的下游发生故障时，在同一馈线上，处于分布式电源并网点上游母线所注入的短路电流会呈现出下降的趋势，而处于分布式电源并网点下游母线注入的短路电流会呈现出上升的趋势。在分布式电源的容量不断增大的同时，其注入的短路电流也会不断的增大。
1.2 分布式电源对继电保护的影响
在故障情况下，除系统电源外，分布式电源也会向故障点的位置不断注入短路电流，且与原有的系统电源相比，分布式电源注入的电流会使系统短路电流的方向和大小发生改变，导致原有的继电保护装置已经不能满足电网的运行需求。下面以图1为例，对分布式电源给继电保护造成的影响进行具体分析。
当DG1的上游f1出现故障时，P1保护可以依靠动作切除故障。但是，DG1将会向故障点不断注入短路电流，导致故障点持续产生电弧，线路重合闸重合失败，使停电事故的影响范围增大。当DG2的容量变得足够大时，P2保护会将故障快速切除，分布式电源会和系统解列形成电力孤岛。当DG1的下游f2出现故障时，由于DG分流产生的影响，经过上游P1开关的故障电流会变小，从而使灵敏度降低并引发拒动，流过下游P2的电流会增加，使电流能迅速保护的范围得到扩大[1]。
1.3 分布式电源对备自投装置的影响
变电站内部自投装置的备自投启动依据，大多数情况下会以检测进线无流、母线无压为主，在经过一定的延时之后，断路器开始工作，备用电源断路器会在确认跳开进线之后合上，从而恢复对负荷的持续供电。当携带有分布式电源的线路接入到变压站的低压侧母线当中时，系统侧会产生故障，且上级线路会出现失压，且会向变电站内提供电源。由于系统母线残压或短路电流的存在，备自投装置并不具有正常的启动条件，这种情况下若强行启动备自投装置，分布式电源会和系统失去联络，形成孤岛系统，其电压和频率会出现较快的变化，而备自投装置会将分布式电源强行并入到系统当中，产生的非同期合闸会给分布式电源造成极大的冲击，导致停机和设备损坏的状况出现。
2.解决分布式电源并网运行对电网保护影响的对策
2.1 加强电能质量管理
为了加强对电能质量的管理，实现对输出电压幅值的有效控制，可以在逆变器的输出侧设置一个可以调控的自耦变压器，利用一个闭环控制系统对分接头进行变换处理。根据静止逆变器输出的交流电压和整流电路所输入的直流电压在幅值上成正比的基本原理，可以使用改变直流电压的方式来对输出电压加以控制。这种方案应用在光伏发电等系统较为薄弱的电网中效果较好，例如使用VAR技术可以在几分之一秒内让电网自动维持已经规定好的电压水平和电能质量。同时，为了有效抑制谐波造成的污染，可以使用电力滤波器来对谐波源产生的谐波电流加以吸收。其中，无源滤波器除了能吸收谐波电流外，还能对无功功率进行一定的补偿，其运行和维护也较为简单；而有源滤波器则能够有效地补偿或隔离谐波，具有较高的可靠性和较快的反应速度；混合滤波器则兼具上面两种滤波器的优点，属于一种新兴发展出来的滤波器。
2.2 设置继电保护配置
对于分布式电源侧的继电保护，可以设置10kV线路保护。光伏电站的线路出现短路故障时，线路保护能够快速产生动作，瞬时将断路器跳开。被保护的线路在轻载、满载、空载等各种工况下，出现金属性或非金属性故障时，线路保护可以正确产生动作。为了确保供电工作的可靠进行，减少出现停电状况的概率，光伏电站的并网开关应当配置一套完整的过流保护反应内部装置，主保护装置整租的动作时间不应超过20ms，返回时间不应超过30ms。若线路变压器组与光伏电站接线，并在通过升压变压器后输出，则不需要配置母线保护。对于已经设置了10kV母线的光伏电站，可以不用再设置专用的母线保护，当故障出现时，与母线有源所连接元件的后备保护装置就能切除故障。若后备保护所需的时限无法满足规定要求，则需要设置相应的保护装置，来对母线故障进行切除。
2.3 设置重合闸装置
配电网发生的故障大多都属于瞬时故障，所以可以将自动重合闸装置设置在馈电线路出线的开关处，这样在瞬时故障发生时，自动重合闸就能够迅速重合，使电网的运行恢复到正常状态[2]。以图2为例，假设有两条10kV的馈电线路，它们的首端开关QF1、QF2都装设了自动重合闸装置。当分布式电源接入到馈电线路之前，馈线2产生故障，通过保护装置跳QF2开关，然后重合闸装置启动，若该故障为瞬时性故障，则重合成功。当分布式电源接入到馈电线路之后，馈电线路的AC两端属于双端供电，若故障产生在AC段，为了将故障彻底切除，需要线路两端的断路器同时发生动作，当再次出现重合时会产生检测同期的问题。为了减少非同期重合对电网以及分布式电源造成的冲击，需要对系统侧的重合装置进行线路无压的检测，并在分布式电源侧进行同期的检测。同时，分布式电源的并网点侧要设置高低压解列装置以及高低频解列装置，这样系统在产生故障时，就能够对分布式电源进行及时的解列。
总结：综上所述，分布式电源在接入到配电网中之后，配电网会从单电源辐射型网络转化为多电源辐射型网络，一旦配电网在这个过程中产生了故障，则短路电流的方向与大小都会发生改变，从而对电网的运行、调控、涉网作业安全和继电保护造成一系列的阻碍和困扰。所以，工作人员应当采取有针对性的预防措施和解决措施，尽力消除分布式电源并网运行带来的安全风险，从而保障自身和企业的安全。
参考文献
[1] 胡海安，张纳川，陈兆骅.分布式电源并网对电网运行和管理制度的影响及思考[J].电力与能源，2013，34（06）：661-664+668.endprint
