含分布式电源的配电网继电保护技术分析

含分布式电源的配电网继电保护技术分析
分布式电源是配电网运行高效的基础保障，着实体现安全、稳定的优势。

实际配电网在对分布式电源的应用方面，表现出诸多缺陷，对配电网形成一定的冲击影响，根据含分布式电源配电网的运行情况，实行继电保护，提高电网运行效率。

因此，本文通过研究分布式电源在配电网中的应用，分析有效的继电保护技术。

标签：分布式电源；配电网；继电保护技术
配电网中的分布式电源，属于发电装置，强化电网运行稳定。

为适应含分布式电源配电网的运行发展，提出继电保护技术，利用现有继电保护的技术能力，提高配电网的安全水平。

在配电网中引入分布式电源，对继电保护技术产生一定的影响，由此增加对配电网的能力要求。

此类配电网继电保护的状态运行非常明显，目的性强，针对继电保护中出现的潮流、负荷等问题进行深入研究，降低分布式电源对配电网继电保护的影响，保障继电保护的效益性。

一、简述分布式电源在配电网中的接入方式
含分布式电源的配电网，主要由两种接入方式构成[1]。

第一，系统连接电网和变压器，需要采用容量比较小的分布式电源，配电网故障时，支持定向供电，供电对象为负荷的特定部分；第二，系统对变压器做升压处理，待电压稳定后，接入电网，容量大，负担配电网分布供电，如：配电网上游部分发生中断时，下游部分还可正常运行，支持供电稳定，安全完成电荷转移。

分布式电源接入方式的异同，对配电网产生的影响存在明显差异，由此继电保护技术的应用需要结合故障实际，准确识别和判断后，实行保护。

二、分布式电源对配电保护的实际影响
分布式电源的接入，对配电网的继电保护提出一定要求，体现在以下两方面：
1、对自动重合闸的影响
配电网继电保护主要是解决瞬时电网问题，特别是重合闸方面，关系到配电网的稳定能力[2]。

当分布式电源接入时，瞬时引发短路故障，跳闸，此时配电网处于瘫痪状态，只有分布式电源单独供电，严重干扰重合闸，具体影响的表现为：（1）分布式电源处于工作状态，向电网系统供应短路电流，造成永久故障，导致重合闸失效；（2）分布式电源与配电网处于不同步状态，自动重合闸同样处于两个状态，影响配电网的保护功能。

例如：原有配电网发生线路故障时，均不会出现非同期影响，其可以根据自检的方式，保持自动重合闸的同步状态，最大程度的避开非同步状态，而接入分布式电源后，配电网整体系统受到干扰，不能对自动重合闸传递同期信号，或者部分信号在通过分布式电源时，造成信号延迟，将原有的同步信号分为两股，直接影响到自动重合闸的同期状态，出现非同期现
象。

2、对电流保护的影响
配电网电流保护的准确性需要建立在多项运行数据的基础上，但是分布式电源接入后，容易对数据产生干扰，当多个故障点提供电流保护信息时，电流保护则不能正常识别，混淆故障点，降低电流保护的能力，基本影响表现为：（1）相邻线路保护选择性降低，例如：配电网主线路故障，主线下一级别的线路会突然流入过大电流，冲击线路系统，降低线路保护的灵活性，影响电流保护的实际判断，导致电流保护不具备选择能力；（2）配电网多项线路出现保护误动，如母线故障，一旦缺乏闭锁装置，有可能引发反向误动，如果接入分布式电源属于容量较大的装置，大幅度提升误动机率；（3）配电网电流保护拒动，如下图1所示，设定图中F处发生故障，分布式电源（DG）和配电网会同时向F处流入短路电流，在双方短路电流的作用下，P1感应的电流数值<F，由此降低P1电流保护的感应能力，不会瞬时对短路故障实行保护，表现严重时出现拒动。

图1 分布式电源接入故障分析图
三、含分布式电源配电网继电保护的技术分析
结合含分布式电源配电网的运行实际，分析继电保护技术的应用，提高配电网的保护能力，如下：
1、继电保护的技术改进
传统继电保护主要利用三段式技术，对其实行技术改进，优化继电保护。

例如：传统保护的关键技术必须配合时限，达到自由选择的效果，一旦配电网需要接入分布式电源，有可能增加短路故障的发生机率，冲击配网系统，此时要求继电保护技术主动维护配网安全，迅速排除故障，实际分布式电源接入后，会瞬间增加配电网的电流值，引发临近电路误动，导致继电保护技术跟不上故障速度。

因此，重点针对保护误动，提出改进措施：在原有继电保护装置上，增设保护通道，以闭锁式元件为主，防止装置误动，如下图2。

图2 闭锁式继电保护装置改进图
如上图所示，在继电保护装置内部的每一项线路上，配备保护通道，主要用于电力信息的发送和接收，综合利用保护元件，构成继电保护系统[3]。

例如：配电网中接入分布式电源，支路1处突然出现短路故障，记为d-1，瞬间短路电流传递到D1，D1是支路开关，支路开关处的继电保护装置在最短时间内，主动将短路故障信息传输到DM继电保护器，DM迅速做出决定，发送闭锁信号，D1开关断开，保护电路，电路内短路故障解除后，闭锁信号随之解除。

支路2、支路3等与支路1继电保护的改进原理相同。

2、针对接入差动的保护技术
在配电网内接入分布式电源时，单项供电变为双向特性，继电保护技术需要改变以往单侧保护的状态，避免保护差动。

此类继电保护技术为：接入后，配网内的电流满足启动要求时，保护元件自动启动，方向元件可以识别电流趋势，如果电流趋向于正向，启用传统继电保护，如果方向相反，发送闭锁信号。

电流趋向的判断方式为：
△IA（n）=||IA（K）- IA（K-N）|- |IA（K-N）- |IA（K-2N）||
- 90°< <90°
3、配电网自我保护的技术
分布式电源具备自动特性，根据配电网的需求，切换运行状态，导致配电网处于极度变动的状态下，原有定值继电保护无法适应接入配电网的运行，促使设置好的继电保护数值处于失效状态。

为提高配电网自我保护能力，提出实时继电保护的方案，改变原有定值的运行方式，时刻跟随分布式电源的动态变化，提高配电网自我保护的能力[4]。

结合此类继电保护技术的实质原理，根据含分布式电源配电网的运行故障，计算末端电流，判断是否处于短路状态，利用继电保护技术，避开短路电流，提高配网调整的能力，实现准确的实时整定，计算公式如下：
Iset=（KrelKDES）/（ZS+ZL）
（式中，Krel=返回系数、KD=配电网的故障方式、ES=电动势、ZS=等值阻抗、ZL=保护电路阻抗）
实时整定的过程，将继电保护系统分为两组，以含分布式电源的线路为区分点，依据公式计算时，需要遵循整定原则，配合保护元件，提高继电保护装置的动作能力。

结束语：
分布式电源的优势较为明显，推进配电网的运行和发展，针对含分布式电源的配电网提出继电保护方案，利用专业的保护技术，稳定配电网运行，发挥分布式电源的价值意义，确保配电网安全的运行环境。

深入分析分布式电源对继电保护技术的影响，运用科学的保护方式，改善继电保护的现状，发挥继电保护技术的水平，确保配电网的运行环境，提高供电质量，促使含分布式电源的配电网处于积极、高效的运作状态，进而展示继电保护的技术能力。

参考文献：
[1] 宋志明.分布式电源对配电网保护的影响分析[J].中国科技信息，2011，（08）：89-91
[2] 张艳霞.含分布式电源配电网的馈线保护新方案[J].电力系统自动化，2012，（12）：12-14
[3] 高飞翎.分布式发电对配电网电流保护的影响分析[J].电力科学与技术学报，2012，（03）：25
[4] 张勇.分布式发电对电网继电保护的影响综述[J].电力系统及其自动化学报，2011，（02）：109。