浅析分布式电源并网对系统继电保护的影响张斌

浅析分布式电源并网对系统继电保护的影响张斌
发布时间：2023-07-17T05:35:01.773Z 来源：《中国建设信息化》2023年9期作者：张斌
[导读] 近年来，能源结构优化成为社会建设的重要内容，大电网互联的电力系统难以满足环保要求。

设置分布式电源并将之并入电网，能够弥补原电力系统的缺陷。

分布式电源多为清洁能源，更具环保性，有助于降低经济成本，优化能源结构。

然而，分布式电源在并网后不可避免地会对配电网产生影响，影响继电保护设备的正常运行，要求电力企业加强对分布式电源并网的研究，探索该环境下配电网继电保护的优化措施。

阐述分布式电源及继电保护技术的特点，分布式电源并网对电网继电保护的影响，继电保护方案的设计要点，包括保护方案设计、继电保护的智能化设计，利用智能化网络完成对继电保护系统实时运行参数的分析和故障判别。

徐州协鑫环保能源有限公司江苏徐州 221000
摘要：近年来，能源结构优化成为社会建设的重要内容，大电网互联的电力系统难以满足环保要求。

设置分布式电源并将之并入电网，能够弥补原电力系统的缺陷。

分布式电源多为清洁能源，更具环保性，有助于降低经济成本，优化能源结构。

然而，分布式电源在并网后不可避免地会对配电网产生影响，影响继电保护设备的正常运行，要求电力企业加强对分布式电源并网的研究，探索该环境下配电网继电保护的优化措施。

阐述分布式电源及继电保护技术的特点，分布式电源并网对电网继电保护的影响，继电保护方案的设计要点，包括保护方案设计、继电保护的智能化设计，利用智能化网络完成对继电保护系统实时运行参数的分析和故障判别。

关键词：分布式电源，继电保护，实时运行参数，故障判别。

1分布式电源概述
传统电源都是集中式的，而分布式电源与之相反，其电源供应形式带有明显的非集中性质，并网后可以为用户提供以清洁能源为主的负载供电。

按照分布式电源的一般分类方法，其包括可再生的太阳能或风能等[1]；依据分布式电源的并网类型进行分类，分布式电源可以分为通过区域输电网直接并网和利用整流逆变器等相关设施实现输电并网等类型[2]。

分布式电源并入区域输电网，虽然增加了电力供应来源，但是也会给正常运行的输电系统造成不利影响，使电网系统的安全稳定性受到威胁。

尤其是非逆变类型的分布式电源，其以直接方式并入输电网后，由于发电设施的输出功率可以无障碍直达用户，输电系统会接受大量相同类型的分布式电源输出功率，极易给输电系统造成振荡，进而触发系统的继电保护动作，正常运行的其他系统会受到安全威胁。

非逆变类型的分布式电源也有积极作用，其逆变设施中含有特别配置的专用电力电子元件，一旦并网就会降低为配电网提供的继电保护策略，提升电网系统电压幅值和运行频率的稳固性。

因此，较之其他类型的分布式电源，非逆变类型的分布式电源发展的速度更快。

非逆变类型的分布式电源以太阳能发电为突出代表，其发电系统组成包括光伏发电太阳能电池板、并网逆变控制器、蓄电池组件、DC和AC配电柜。

太阳能发电系统发出的是直流电，在并网逆变控制器与AC配电柜作用下成为交流电，再并入输电网，可以为用户提供优质电源。

2分布式电源并网对电网继电保护的影响
2.1分布式电源并网增加了继电保护运行环境的复杂性
从电源角度分析，传统的电网电源结构单一，多种分布式新能源、储能设备和电力电子设备接入后，增加了电网中的电源数量，与其配套的电源辅助设备种类及数量也会相应增加，网络拓扑结构更为复杂，对电网运行的稳定性提出了新的要求。

但是，如果能有效地对电源建设进行优化管控，分布式电源的接入将会带来极大的效益，传统电源与分布式新能源、储能设备的互补，使得电网电流更加稳定，降低负荷高峰期传统电源的供电输出，电力供给能维持在相对平稳的状态，提升电网运行效果。

2.2分布式电源并网对继电保护工作提出了更严苛的要求
一方面，由于光伏、水电、风电等分布式电源不同设备具有不同的运行特性，其故障后的暂态特性和共性特征也难以一概而论，与传统电网故障也存在较大差别，故障发展状态也仍在积极研究中，因此传统的继电保护故障判别方式及动作原理亟待优化革新。

另一方面，由于分布式电源接入配网存在分散化的特点，网架结构中可能会频繁地出现潮流的双向流动，将使电力设备的控制与管理、运行与维护困难加剧，传统电网继电保护的逐级配合和故障定位也面临问题，复杂的运行环境给继电保护工作提出了更为严峻的挑战。

因此，在继电保护工作实际开展的过程当中，更需要完成良好的继电保护工作管理，要求继电保护工作更为智能化以充分适应分布式电源并网后电网电源的不断变化。

3分布式电源并网后继电保护方案的设计要点
分布式电源并网对电网形成了一定程度的影响，因此为了进一步实现电网的安全可靠运行，在进行电网建设与分布式电源规划过程中，更需加强对继电保护的整体设计，进一步提高电网继电保护工作的安全控制效果，保证其技术的运用更为合理积极，电网的运行更为安全可靠。

下文将对分布式电源并网继电保护方案设计要点进行探究。

保护方案设计思路。

分布式电源并网后，对继电保护模块的安全管理极为重要，一定程度上关系到分布式电源的安全运行效果。

因此，基于对电网安全运行的考虑，更需要做好继电保护装置的科学设计运
用。

本文在实际进行探究的过程当中，重点考虑以下几个方面：（1）理清不同分布式电源的故障特征。

通过研究发现，分布式新能源在发生故障穿越时大体会经历三个阶段：控制未响应阶段、控制响应动态阶段、控制响应稳态阶段。

由于受电力电子器件的影响，故障时会呈现出故障电流幅值低、相位受控的弱反馈特征，使得继电保护的灵敏性和可靠性降低，保护装置存在拒动可能。

（2）构建单机模式下的分布式电源故障模型。

在进行故障模型分析的过程中，可从简单的单机模型入手，根据接入后的拓扑结构、控制参数等数据，构建故障边界条件，形成不同故障响应阶段下的电流解析表达式，为继电保护故障分析提供基本理论依据。

（3）构建群机模式下的分布式电源故障模型。

基于单机故障模型，讨论群机模式下的集群效应，分析不同分布式电源占比、接入方式下的电网等值模型，构建故障边界方程，通过优化算法迭代求解故障电气量。

综合分析不同故障响应阶段、不同故障类型下的电气量变化轨迹，形成适用于新能源群机模式下的多电气量故障识别判据。

继电保护的智能化设计。

在分布式电源并网后，电源结构、电源供应模式以及电源数量都发生了变化，在节能环保和智能电网的背景下，可考虑对继电保护及其装置进行智能化升级工作。

要求继电保护装置通过实时监测模块获取所需的电网运行参数和设备数据，根据不同分布式电源的接入模式和特点，自适应地调整保护原理和故障判据。

智能化监测模块与继电保护逻辑模块之间实现良好的融合和实时交互，利用智能化网络完成对继电保护系统实时运行参数的分析和故障判别，构建分布式电源并网后保障电网安全运行的重要防线。

4结语
综上所述，分布式电源并入电力系统有助于提升电网的环保性、经济性和稳定性，具有较高的应用价值。

面对分布式电源并网对配电网继电保护的影响，电力企业应当积极探索继电保护优化措施，分析分布式电源安装并网位置的影响。

需要针对纵联保护的制约因素设计解决方法，将之与传统三段式电流保护有机结合，并在保护装置上加装方向判断元件，构建通信系统，促进故障信息传递。

需要结合常见故障问题设计预防处理方案，切实保证配电网继电保护稳定运行。

本文首先对分布式电源以及继电保护进行了概述，然后就分布式电源并网对电网继电保护形成的影响进行了解析，最后从多个方面对分布式电源并网后继电保护方案设计要点进行了探究。

参考文献：
[1]杨瓅，徐明，冉懋海，王琅.分布式电源接入配电网对继电保护的影响和建议[J].中国设备工程，2022（24）：145-147.
[2]刘宇，张明.分布式电源并网条件下的配电网继电保护策略[J].光源与照明，2022（10）：228-230.
[3]高玉雅，王佳玉，孙宇笛，康文博.考虑分布式电源与随机负荷的主动配电网继电保护新方法[J].电力与能源，2021，42（01）：14-19+145.
[4]付文秀，高路，张学瑾.分布式电源对配电网距离保护的影响及优化[J].机电设备，2021，38（01）：64-70.。