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分布式发电对配电网继电保护的影响

作者：王迪日期：2013-12-10 09:28 来源：《电子制作》

国网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司电力经济技术研究 150000

【文章摘要】
相比于其他类型的发电方式，分布式发电更加环保而高效，所以在当前的电力事业中得到了良好的应用。结合分布式发电的特点，本文着重分析了分布式发电对配电网继电保护的影响，并得出相关结论，供同行参考借鉴。
【关键词】
分布式发电；配电网；继电保护技术；影响
分布式发电，即电网中利用分布式电源进行发电的一种发电方式，具有着既高效又环保的特点。分布式发电方式的出现给电力事业带来了一场改革，且更深层次的提升了人们的能源节约与保护意识。但需要注意的是，分析当前分布式发电在配电网运行中的应用，发现分布式样发电对配电网电压波动、继电保护、电网供电可靠性等多个方面都有一定的影响，所以在实际使用时还应严加注意。
1 分布式发电的概念及类型
1) 概念
按照国家制定的相关规范标准，指出配电网中所存在的分电式电源主要是指最大容量在50MW-100MW 之间，且连接于配电网络但不接受配电网统一控制的电机机组。从其定义来看，配电网实现分布式发电必须具备两个条件，一是并网电压等级达标，二是容量满足标准要求。
2) 类型
分布式发电作为一种发电方式，当其实际应用于配电网络时，主要可分为三种类型，一种是光伏电池发电，一种是风力发电，最护一种为燃料电池发电。不管是哪一种能源发电，都具备着环保的特点，满足了人们对可再生能源再次利用的要求。
2.1 光伏电池发电
所谓光伏电池发电，也就是利用太阳能光伏进行发电，基本原理为：利用半导体材料的光电效应将太阳能源转变成需要利用的电能，然后直接加以利用。相比于传统的发电技术，光伏电池发电具有着无污染、不费材料的特点，并且最后获得的发电效果也比较良好，供电安全、稳定，若在运行中发生了故障，维护起来也比较简单、快捷。但唯一不足的是，太阳能光伏电池发电技术在实际应用时，由于半导体材料光电效应转化电能成绩并不理想，进而导致太阳能光伏电池的实际发电率只能达到理想状态下的6%-19%，所以在当前，太阳能光伏电池发电技术在全国范围内的应用面积并不广。
2.2 风力发电
风力发电就是利用呢个自然风能来进行发电，也是一种无污染、不耗材料的新型发电技术。风力发电时，电源的输出功率由风能控制，风能越大，输出功率也就越大，反之则越小。目前，风力发电技术是所有新能源发电技术中应用最广泛，效益最好的一种发电技术，具有很高的商业开发价值。
2.3 燃料电池发电
这里所提到的燃料电池发电与传统的火力发电技术是不同的，尽管名称为燃料电池，但实际上它在发电时完全不用燃烧，只需要燃料在催化剂的协助下，同相应的氧化剂发生化学反应，放出热能并转化成电能，即可完成发电。简单来说，燃料电池发电的原理就是利用化学能来进行发电。
2 分布电能对配电网继电保护的影响分析
1) 对配电网电压波动频率的影响
分析配电网的运行特点，发现在传统的配电网络中，电网运行过程中所产生的各种功率负荷会造成电网电压波动。且波动的特点是，越靠近电路的末端，电网电压的波动便越大，频率就越高。相关研究结果表明，分布式发电配电网中，由于有着分布式电源的存在，所以配电网运行时同样也会发生电压波动，这主要由分布式电源引起。分布式电源主要通过下面两种方式来对配电网的电压波动产生影响：
（1）分布式电源接入电路之后，可以和电路中的有功和无功负荷进行协调运行，且分布式电源的输出功率会随着电路负荷的改变而发生相应的变化，如果是这种情况，配电网中的电压波动就会被分布式电源输出功率抑制。
（2）分布式电源不能与当地的负荷协调运行。分布式发电功率随机变化、分布式发电机的启停均会影响与当地负荷的协调运行，引起电压波动、电压闪变以等电能质量问题。
2) 对继电保护的影响
分布式发电接入配电网后, 辐射式的网络将变成一个遍布电源和用户互联网络, 潮流也不再单向地从变电站母线流向各负荷。配电网的根本性变化使得网络各种保护定值与机理发生了深刻变化。故障发生时为确保保护装置正确动作, 应切断电网中的分布式电源，从而引发以下问题:(1) 自动重合闸开断时间间隔内, 确保分布式发电快速切断；(2) 在架空线和地下电缆的混合线路中切断分布式发电, 变压器空载运行, 电缆对地电容与变压器的线圈发生铁磁谐振, 产生不规则的高电压、大电流, 严重威胁线路的电力设备。
3) 对铁磁谐振的影响
分布式电源与配电网相互连接是通过变压器、开关和电缆线路实现的。如果配电网突然出现故障导致系统侧开关断开，也会造成分布式电源侧开关的断开，如果分布器电源变压器没有接任何负荷，就会产生过电压的出现，过电压的出现是由于变压器的电抗与电缆电容发生铁磁谐振产生的，甚至产生超大电磁力使得变压器损坏。
4) 对供电可靠性的影响
根据实际情况分析，分布式电源容易对配电网的可靠运行造成影响。当电力系统停电的时候，一部分分布式电源将停止，或者对分布式电源进行供给的辅助电源将停止工作，同时分布式电源也会停止运行，这些问题都会对系统的可靠性造成一定影响。
5) 对短路电流的影响
尽管大多数情况下当分布式电源接入配电网时候都配置了相应的逆功率继电器，在正常运行的过程中不会主动向电网注入功率。但是，当配电网系统出现故障的时候，电路短路的瞬间会有一部分分布式电源产生的电流注入到配电网当中，从而使得配电网短路电流水平增加，最终造成短路电流超标。
3 结束语
总而言之，分布式发电技术作为一种新能源发电技术，不管其在实际应用时采用了何种方式，但相比于传统的火力发电技术，它们都能实现高环保、无污染发电。唯一需要注意的是，新能源发电技术在应用时会对配电网继电保护造成影响，严重者还会降低配电网的供电可靠性。关于这一点，在以后的发电工作中，相关人员一定要严格做好发电管理，尽量减小分布式发电对继电保护的影响和伤害，保证配电网正常供电。
【参考文献】
[1] 孙景钌, 李永丽, 李盛伟, 金强. 含逆变型分布式电源配电网自适应电流速断保护[J]. 电力系统自动化.2009(14)
[2] 朱玲玲, 李长凯, 张华中, 周培毅. 含分布式电源的配电网方向过流保护[J]. 电网技术.2009(14)
[3] 张艳霞, 代凤仙. 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.2009(12)