分布式电源并网保护研究综述

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【摘要】：随着国际社会对于能源短缺问题的日益关注以及人们对于环保事业的不断重视，分布式电源（DistributedResources，DR）在世界各国的发展都十分迅速。分布式电源指的是直接布置在配电网或者分布在负荷附近的电源，其发电规模一般不大，包括分布式发电设备与储能装置。传统的配电网是一个功率单向流动的无源网络，而大量DR的接入对传统配电网的拓扑结构、运行规程、控制方式和保护配置等都提出了很大的挑战。鉴于此，文章针对分布式电源并网保护进行了分析，以供参考。

【关键词】：分布式电源并网保护

1、导言

随着经济的不断发展，电力供应在日常生活中的重要性日益明显。电力作为一种清洁的能源，不仅可以解决能源短缺问题，还可以帮助解决日益严峻的环境保护问题，因此，人们对电力的需求也越来越大。经过这些年的不断发展，我国基本形成了规模巨大的集中式大电网，电力需求也在一定程度上得到了满足。但是，大电网的缺点也是明显的，那就是一旦发生故障，影响是巨大的，因此，需要寻求新的方式作为大电网的补充和改进。

2、分布式电源的种类和特点

分布式电源是微电网中十分重要的一个组成部分，其自身的种类也非常多，根据不同的划分方法可以将其划分为不同的种类。根据能源的不同特性，可以将分布式电源划分为间歇性电源、连续性电源和储能装置；根据能量的来源，可以将分布式电源划分为水电、火电、风电、太阳能发电等；根据具体的使用设备来划分，则有水电机组、火电机组、风电机组、光伏电池、燃料电池、蓄电池等。这些分类也不是单一的，比如间歇性电源就包括风电和太阳能发电等，连续性电源就包括水电、火电以及燃料电池等，储能装置则包括蓄电池、超级电容器等。

分布式电源的种类虽然很多，但是一般都具有这样的一些特点：与传统电源相比，分布式电源的能量输出有限，因此当负荷发生突变时，其过载能力不足以满足要求，所以通常需要设置一定容量的储能设备，以保证微电网内能量的平衡；分布式电源的输出频率一般各不相同，需要通过一定的整流设备将其频率进行相应的转换，统一后再接入母线；对间歇性分布式电源而言，由于存在不可控的外在条件，其输出功率是不可持续的，因此需要在这些系统中安装一定的储能设备，作为后备电源；分布式电源的分布广泛，使用起来方便灵活。

3、并网保护定义及功能分析

3.1并网保护的定义

本文将DR并网保护定义为：安装于PCC处的继电保护措施，能够检测到主电网侧（系统侧）和DR侧发生的故障和其他各种异常情况，并及时将DR与主电网隔离，避免危及主电网的正常运行或者损坏DR装置。并网保护包括防孤岛保护、故障保护以及其他异常保护。

对于直接接入到110kV及以上输电网络中的DR，其并网联络线已配置了完善的保护系统，不需要专门的并网保护。因此上述并网保护主要针对接入35kV及以下电压等级的分布式电源；并网保护既不同于DR的发电机保护，也不同于配电网馈线保护，本质上是一种接口保护。上述几类保护的关系可见图1，其中包括断路器A?D，并网保护安装于PCC的电网侧，一般在并网变压器的高压侧。当DR单独接入系统时，并网保护功能可与DR的发电机保护功能集成在同一套保护装置中，也称为intertieprotection。随着并网容量的增加，DR通常以集群或微电网的方式接入配电网，且常包含嵌入负荷，此时则要求在PCC处配置独立的并网保护，称为interconnectionprotection。这样，电网公司可以无需关注DR自身的保护配置，只对并网保护提出要求，从而简化保护配合，适应今后大量DR在多种层级的接入要求；在标准IEEE1547中，从反映系统侧故障、防孤岛以及电能质量等几个方面，给出了并网保护的核心功能要求。显然上述要求都是站在电网的角度考虑并网保护的功能。

3.2并网保护的功能

3.2.1防孤岛保护

当DR与公共电网失去电气连接时，出于系统运行、人员设备安全以及电能质量等考虑，目前世界各国的并网标准都要求DR立即退出运行。导致孤岛的原因有2类：一类因故障跳闸；另一类因非故障开关操作，包含人为误操作。这里需要说明PCC处的防孤岛保护与DR自身防孤岛保护的关系。不同类型的DR，其防孤岛保护的配置要求有所不同。对于变流器型DR，标准明确规定其控制器中需具备孤岛检测能力；对于不具有自励磁能力的感应电机型DR，其不具备孤岛运行能力；而同步电机型DR本身已配置有电压/频率保护，当孤岛内有功、无功不能平衡时，机组会自动退出运行。因此同步电机和感应电机型DR不要求设置防孤岛保护

3.2.2故障保护

首先，DR的接入改变了配电网的短路电流幅值和分布特征。两个典型的影响是，如果DR的PCC位于馈线保护与故障点之间，那么该DR的“屏蔽效应”会使流过馈线保护的短路电流变小，从而可能导致馈线保护拒动；而如果DR的PCC位于非故障馈线，则可能导致该馈线保护误动。为了减少对配电网保护的影响，要求并网保护在配电网发生故障时能够快速动作以切除DR。其次，架空线路故障主要为瞬时性故障，提高重合闸的成功率能够显著提高供电可靠性。但是当配电网故障时，DR的持续供电会使变电站或馈线重合闸的检无压重合失败；即使满足检无压重合条件，DR持续提供的短路电流还会阻碍故障点灭弧而导致重合失败，使瞬时故障变为永久故障。所以，并网保护必需在馈线重合闸动作之前及时退出DR，另外还可以采用两种解决方法：一种方法是改进并网保护原理，如综合采用电压、频率等多种判据；另一种方法是改造配电网保护，如按双侧电源要求完善馈线保护配置，并对配电变电站或开关站的母线保护进行校验，若不满足要求则配置快速母线保护。这样配电网的故障可由馈线保护或母线保护快速切除，从而缩小并网保护所需反映的故障区域。

结论

综上所述，为使大量DR能够友好地接入配电网，IEEE、CIGRE等国际组织和欧美国家都在积极制订并网标准。在PCC处配置并网保护是使DR满足并网标准的重要继电保护措施。并网保护的功能主要包括故障保护、防孤岛保护以及检同期重合闸等。并网保护既不同于DR的发电机保护，也不同于配电网馈线保护，本质上是一种接口保护。所以，并网保护不仅要考虑保护设备和人员安全，还要充分考虑与配电网保护、重合闸以及DR发电机保护的配合关系。而随着DR大规模的接入，并网保护还需计及配电网扰动时DR对系统的支撑作用。

【参考文献】：

[1]李黎.分布式发电技术及其并网后的问题研究[J].电网与清洁能源，2010，02：55-59.

[2]王浩，沈倩，李晓琦，李广，张金堂.分布式电源并网后保护配置与管理探讨[J].山东电力技术，2015，09：42-45.

[3]李春杰，奚云飞.分布式电源并网后保护及安全自动装置配置方案探讨[J].科技资讯，2013，33：101-102.