分布式电源对配电网继电保护影响的分析

1、    分布式电源对配电网继电保护影响的分析    摘  要  随着环境污染的加剧，我国加大了对可再生能源的研究与利用工作，因而，分布式电源以其独特的优势在电力系统中应用起来，取得了非常好的实际效果。分布式电源的应用，会导致电力系统的一些相应变化，其中，最终要的变化就是可能使配电网继电保护失效、反应错误和配合保护不匹配等。而且，由于分布式电源和原有的电源形式不同，导致配电网继电保护的故障水平也会发生相应的变化，使配电网继电保护不能正确反应，这会给电路的保护带来非常大的问题和安全隐患。本文通过相关资料的收集，对分布式电源对配电网继电保护

2、的影响进行了系统的分析，希望对相关电力工作者带来一些启发。关键词  分布式电源;配电网;继电保护;影响分析：tm77      ：a      ：1671-7597（2014）22-0051-021  分布式电源对配电网继电保护的影响和传统的发电方式相比，分布式电源对于配电网的控制方式、并网方式的要求是不同的，因而，随着分布式电源总体容量的增加，会对配电网继电保护带来一些影响。分布式电源的发电形式不同，带来的影响也不完全相同：1）分布式电源为燃气轮机。燃气轮机作为分布式电源的一种，在实际应用中还是较为广泛的。燃气轮

3、机接入配电网中的方式一般为同步发电机方式，而同步发电机配备有励磁系统，一旦发生电路故障，造成电路无法正常工作时，励磁系统可以在故障发生之后为故障发生点提供一定的短路电流。短路电流的多少，和故障发生时的电压、同步发电机的电抗和励磁性质有关。2）分布式电源为异步风力发电机。风力发电在分布式电源发电中的应用也非常广泛。分布式风力发电机接入配电网时，由于其接入配电网的方式为异步发电机方式，而异步发电机没有励磁系统，所以一旦配电网发生故障，异步发电机提供的短路电流会逐渐递减直至完全可以忽略。这期间耗时大约为十个周期。异步发电机提供短路电流是通过残余电压提供的动力，所以和传统的短路保护相比，会缩小短路保护

4、的程度。另外，异步风力发电机接入配电网后，发生电路故障时短路电流衰减程度和故障种类、故障发生点、风力发电机容量等有关。异步风力发电机的容量和短路电流成正比，故障发生点和风力发电机的距离越大，故障电流的衰减速率就越快。3）分布式电源为光伏电源或燃料电池。光伏电源和燃料电池接入配电网的方式和燃气轮机、风力发电机不同，应用的是逆变器的方式，应用电子装置。光伏电源和燃料电池的逆变器原理基本相同。和同步发电机和异步发电机相比，逆变器在配电网系统故障时，故障电流更加小，因而表示起来也相对简单，用最大电流和电流存在时间即可表示。光伏电源由于逆变器的特点，在发生不对称故障时，会形成三相效力相同的电动势，导致负

5、序等效电动势的产生。这时可应用三相逆变电源序网模型进行故障分析工作。在相同容量的燃气轮机、风力发电机和光伏电源发电机三者中，故障时故障电流最大的是燃气轮机。2  分布式电源对配电网继电保护的模型剖析三段式电流保护方式具有对电路的保护模式简单、可靠性高、反应迅速等特点，在配电网继电保护中得到了广泛的认可。三段式电流保护由电路速断保护、定时限电流速断保护和过电流保护组成，在多数情况下都可以实现对故障的快速、准确反应。但其也有自身的缺点，即在很大程度上受到配电网接线方式和配电系统工作方式影响。如下图所示。如图，s为配电网系统，dg为分布式电源，r1、r2、r3、r4为继电保护装置，z为配电

6、网系统阻抗。分布式电源接入配电网后，配电网系统的潮流分布将会产生变化，从而导致故障电流的相应变化，包括大小、方向等。配电网系统和分布式电源之间的部分为双电源，而其他部分为单一电源，由图观察可以知道，当系统的短路位点发生变化时，分布式电源对各个继电保护装置的影响也不同。当k2位点出现短路时，r3和r4是没有短路电流通过的，因而保护反应和分布式电源的接入无关。经过r2的短路电流来自配电网系统和分布式电源，继电保护装置能正确反应，切断故障线路。这个时候，r1也有短路电流通过，但是电流强度比分布式电源接入前要小，而且分布式电源的容量越大，r1的短路电流越小，分析可以知道，r1的灵敏性受到分布式电源并入

7、的影响有所降低。当k1位点发生短路时，r3和r4同样没有短路电流通过，因而r3和r4没有受到分布式电源接入的影响。同样的，r1的灵敏性相应减少，甚至完全失去灵敏性，通过r1的短路电流在分布式电源接入后变小。因此，为了保证系统的正常工作，在一些情况下需要合理对接入配电网的分布式电源的容量进行控制，防止由于分布式电源容量过大导致r1的拒动情况发生。当馈线1的k3位点发生短路时，故障电流无法到达r2，因而r2的行为不会受到干扰。此时，通过r3的短路电流来源是配电网系统和分布式电源，继电保护装置完全可以正确反应、切断故障。在k3位点短路时，r1有分布式电源提供的短路电流的通过，如果分布式电源容量超过一

8、定大小，会导致r1切断线路的错误反应，此时，分布式电源应当与配电网系统自动解除并入关系。当馈线1的k4位点发生短路时，r2同样感受不到故障的存在，其正常动作不会受到干扰，r4中通过的短路电流来源是配电网系统和分布式电源，继电保护装置完全可以正确反应、控制故障。当k4位点短路时，r1中会有相应的短路电流的通过，而且分布式电源容量足够大时，r1会产生错误反应，对r1所在线路进行错误切断，这个时候分布式电源需要和配电网接触并入关系。3  总结分布式电源在我国的广泛应用，对配电网继电保护工作带来的影响应当正确分析。分布式电源的接入对配电网继电保护造成的变化主要有：分布式电源的容量不同，对配电

9、网继电保护带来的相应变化不同;分布式电源的类型不同，对配电网继电保护带来的相应变化不同;分布式电源的容量越大，对配电网继电保护的影响越大，很可能由于电流的增加导致故障电路之外的其他电路的错误反应;分布式电源在继电保护装置的不同侧，故障保护范围的大小变化不同，分布式电源接入位置处于继电保护装置上游，使故障保护范围增大，反之减小。根据分布式电源对配电网继电保护产生的影响进行分析，有助于制定合理的应对方法提升其与配电网的适应能力。参考文献1郭路宣.含分布式电源的配电网继电保护研究d.华南理工大学，2013.2卫波.分布式电源接入对配电网继电保护的影响及对策的研究d.华北电力大学，2013.3刘佳.含

10、分布式电源的配电网保护技术研究d.华北水利水电大学，2013.作者简介季克朗（1965-），工程师，国网浙江苍南县供电有限责任公司。endprint摘  要  随着环境污染的加剧，我国加大了对可再生能源的研究与利用工作，因而，分布式电源以其独特的优势在电力系统中应用起来，取得了非常好的实际效果。分布式电源的应用，会导致电力系统的一些相应变化，其中，最终要的变化就是可能使配电网继电保护失效、反应错误和配合保护不匹配等。而且，由于分布式电源和原有的电源形式不同，导致配电网继电保护的故障水平也会发生相应的变化，使配电网继电保护不能正确反应，这会给电路的保护带来非常大的问题和安全隐

11、患。本文通过相关资料的收集，对分布式电源对配电网继电保护的影响进行了系统的分析，希望对相关电力工作者带来一些启发。关键词  分布式电源;配电网;继电保护;影响分析：tm77      ：a      ：1671-7597（2014）22-0051-021  分布式电源对配电网继电保护的影响和传统的发电方式相比，分布式电源对于配电网的控制方式、并网方式的要求是不同的，因而，随着分布式电源总体容量的增加，会对配电网继电保护带来一些影响。分布式电源的发电形式不同，带来的影响也不完全相同：1）分布式电源为燃气轮机。燃气轮机

12、作为分布式电源的一种，在实际应用中还是较为广泛的。燃气轮机接入配电网中的方式一般为同步发电机方式，而同步发电机配备有励磁系统，一旦发生电路故障，造成电路无法正常工作时，励磁系统可以在故障发生之后为故障发生点提供一定的短路电流。短路电流的多少，和故障发生时的电压、同步发电机的电抗和励磁性质有关。2）分布式电源为异步风力发电机。风力发电在分布式电源发电中的应用也非常广泛。分布式风力发电机接入配电网时，由于其接入配电网的方式为异步发电机方式，而异步发电机没有励磁系统，所以一旦配电网发生故障，异步发电机提供的短路电流会逐渐递减直至完全可以忽略。这期间耗时大约为十个周期。异步发电机提供短路电流是通过残余

13、电压提供的动力，所以和传统的短路保护相比，会缩小短路保护的程度。另外，异步风力发电机接入配电网后，发生电路故障时短路电流衰减程度和故障种类、故障发生点、风力发电机容量等有关。异步风力发电机的容量和短路电流成正比，故障发生点和风力发电机的距离越大，故障电流的衰减速率就越快。3）分布式电源为光伏电源或燃料电池。光伏电源和燃料电池接入配电网的方式和燃气轮机、风力发电机不同，应用的是逆变器的方式，应用电子装置。光伏电源和燃料电池的逆变器原理基本相同。和同步发电机和异步发电机相比，逆变器在配电网系统故障时，故障电流更加小，因而表示起来也相对简单，用最大电流和电流存在时间即可表示。光伏电源由于逆变器的特点

14、，在发生不对称故障时，会形成三相效力相同的电动势，导致负序等效电动势的产生。这时可应用三相逆变电源序网模型进行故障分析工作。在相同容量的燃气轮机、风力发电机和光伏电源发电机三者中，故障时故障电流最大的是燃气轮机。2  分布式电源对配电网继电保护的模型剖析三段式电流保护方式具有对电路的保护模式简单、可靠性高、反应迅速等特点，在配电网继电保护中得到了广泛的认可。三段式电流保护由电路速断保护、定时限电流速断保护和过电流保护组成，在多数情况下都可以实现对故障的快速、准确反应。但其也有自身的缺点，即在很大程度上受到配电网接线方式和配电系统工作方式影响。如下图所示。如图，s为配电网系统，dg为分

15、布式电源，r1、r2、r3、r4为继电保护装置，z为配电网系统阻抗。分布式电源接入配电网后，配电网系统的潮流分布将会产生变化，从而导致故障电流的相应变化，包括大小、方向等。配电网系统和分布式电源之间的部分为双电源，而其他部分为单一电源，由图观察可以知道，当系统的短路位点发生变化时，分布式电源对各个继电保护装置的影响也不同。当k2位点出现短路时，r3和r4是没有短路电流通过的，因而保护反应和分布式电源的接入无关。经过r2的短路电流来自配电网系统和分布式电源，继电保护装置能正确反应，切断故障线路。这个时候，r1也有短路电流通过，但是电流强度比分布式电源接入前要小，而且分布式电源的容量越大，r1的短

16、路电流越小，分析可以知道，r1的灵敏性受到分布式电源并入的影响有所降低。当k1位点发生短路时，r3和r4同样没有短路电流通过，因而r3和r4没有受到分布式电源接入的影响。同样的，r1的灵敏性相应减少，甚至完全失去灵敏性，通过r1的短路电流在分布式电源接入后变小。因此，为了保证系统的正常工作，在一些情况下需要合理对接入配电网的分布式电源的容量进行控制，防止由于分布式电源容量过大导致r1的拒动情况发生。当馈线1的k3位点发生短路时，故障电流无法到达r2，因而r2的行为不会受到干扰。此时，通过r3的短路电流来源是配电网系统和分布式电源，继电保护装置完全可以正确反应、切断故障。在k3位点短路时，r1有

17、分布式电源提供的短路电流的通过，如果分布式电源容量超过一定大小，会导致r1切断线路的错误反应，此时，分布式电源应当与配电网系统自动解除并入关系。当馈线1的k4位点发生短路时，r2同样感受不到故障的存在，其正常动作不会受到干扰，r4中通过的短路电流来源是配电网系统和分布式电源，继电保护装置完全可以正确反应、控制故障。当k4位点短路时，r1中会有相应的短路电流的通过，而且分布式电源容量足够大时，r1会产生错误反应，对r1所在线路进行错误切断，这个时候分布式电源需要和配电网接触并入关系。3  总结分布式电源在我国的广泛应用，对配电网继电保护工作带来的影响应当正确分析。分布式电源的接入对配电

18、网继电保护造成的变化主要有：分布式电源的容量不同，对配电网继电保护带来的相应变化不同;分布式电源的类型不同，对配电网继电保护带来的相应变化不同;分布式电源的容量越大，对配电网继电保护的影响越大，很可能由于电流的增加导致故障电路之外的其他电路的错误反应;分布式电源在继电保护装置的不同侧，故障保护范围的大小变化不同，分布式电源接入位置处于继电保护装置上游，使故障保护范围增大，反之减小。根据分布式电源对配电网继电保护产生的影响进行分析，有助于制定合理的应对方法提升其与配电网的适应能力。参考文献1郭路宣.含分布式电源的配电网继电保护研究d.华南理工大学，2013.2卫波.分布式电源接入对配电网继电保护

19、的影响及对策的研究d.华北电力大学，2013.3刘佳.含分布式电源的配电网保护技术研究d.华北水利水电大学，2013.作者简介季克朗（1965-），工程师，国网浙江苍南县供电有限责任公司。endprint摘  要  随着环境污染的加剧，我国加大了对可再生能源的研究与利用工作，因而，分布式电源以其独特的优势在电力系统中应用起来，取得了非常好的实际效果。分布式电源的应用，会导致电力系统的一些相应变化，其中，最终要的变化就是可能使配电网继电保护失效、反应错误和配合保护不匹配等。而且，由于分布式电源和原有的电源形式不同，导致配电网继电保护的故障水平也会发生相应的变化，使配电网继电保

20、护不能正确反应，这会给电路的保护带来非常大的问题和安全隐患。本文通过相关资料的收集，对分布式电源对配电网继电保护的影响进行了系统的分析，希望对相关电力工作者带来一些启发。关键词  分布式电源;配电网;继电保护;影响分析：tm77      ：a      ：1671-7597（2014）22-0051-021  分布式电源对配电网继电保护的影响和传统的发电方式相比，分布式电源对于配电网的控制方式、并网方式的要求是不同的，因而，随着分布式电源总体容量的增加，会对配电网继电保护带来一些影响。分布式电源的发电形式不同，带

21、来的影响也不完全相同：1）分布式电源为燃气轮机。燃气轮机作为分布式电源的一种，在实际应用中还是较为广泛的。燃气轮机接入配电网中的方式一般为同步发电机方式，而同步发电机配备有励磁系统，一旦发生电路故障，造成电路无法正常工作时，励磁系统可以在故障发生之后为故障发生点提供一定的短路电流。短路电流的多少，和故障发生时的电压、同步发电机的电抗和励磁性质有关。2）分布式电源为异步风力发电机。风力发电在分布式电源发电中的应用也非常广泛。分布式风力发电机接入配电网时，由于其接入配电网的方式为异步发电机方式，而异步发电机没有励磁系统，所以一旦配电网发生故障，异步发电机提供的短路电流会逐渐递减直至完全可以忽略。这

22、期间耗时大约为十个周期。异步发电机提供短路电流是通过残余电压提供的动力，所以和传统的短路保护相比，会缩小短路保护的程度。另外，异步风力发电机接入配电网后，发生电路故障时短路电流衰减程度和故障种类、故障发生点、风力发电机容量等有关。异步风力发电机的容量和短路电流成正比，故障发生点和风力发电机的距离越大，故障电流的衰减速率就越快。3）分布式电源为光伏电源或燃料电池。光伏电源和燃料电池接入配电网的方式和燃气轮机、风力发电机不同，应用的是逆变器的方式，应用电子装置。光伏电源和燃料电池的逆变器原理基本相同。和同步发电机和异步发电机相比，逆变器在配电网系统故障时，故障电流更加小，因而表示起来也相对简单，用

23、最大电流和电流存在时间即可表示。光伏电源由于逆变器的特点，在发生不对称故障时，会形成三相效力相同的电动势，导致负序等效电动势的产生。这时可应用三相逆变电源序网模型进行故障分析工作。在相同容量的燃气轮机、风力发电机和光伏电源发电机三者中，故障时故障电流最大的是燃气轮机。2  分布式电源对配电网继电保护的模型剖析三段式电流保护方式具有对电路的保护模式简单、可靠性高、反应迅速等特点，在配电网继电保护中得到了广泛的认可。三段式电流保护由电路速断保护、定时限电流速断保护和过电流保护组成，在多数情况下都可以实现对故障的快速、准确反应。但其也有自身的缺点，即在很大程度上受到配电网接线方式和配电系统

24、工作方式影响。如下图所示。如图，s为配电网系统，dg为分布式电源，r1、r2、r3、r4为继电保护装置，z为配电网系统阻抗。分布式电源接入配电网后，配电网系统的潮流分布将会产生变化，从而导致故障电流的相应变化，包括大小、方向等。配电网系统和分布式电源之间的部分为双电源，而其他部分为单一电源，由图观察可以知道，当系统的短路位点发生变化时，分布式电源对各个继电保护装置的影响也不同。当k2位点出现短路时，r3和r4是没有短路电流通过的，因而保护反应和分布式电源的接入无关。经过r2的短路电流来自配电网系统和分布式电源，继电保护装置能正确反应，切断故障线路。这个时候，r1也有短路电流通过，但是电流强度比分布式电源接入前要小，而且分布式电源的容量越大，r1的短路电流越小，分析可以知道，r1的灵敏性受到分布式电源并入的影响有所降低。当k1位点发生短路时，r3和r4同样没有短路电流通过，因而r3和r4没有受到分布式电源接入的影响。同样的，r1的灵敏性相应减少，甚至完全失去灵敏性，通过r1的短路电流在分布式电源接入后变小。因此，为了保证系统的正常工作，在一些情况下需要合理对接入配电网的分布式电源的容量进行控制，防止由于分布式电源容量过大导