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摘要:分布式发电是一项环保高效的发电技术,分布式发电系统的接入,对原有配电网的继电保护起到了重要作用。本文在简要介绍配电网以及分布式发电技术的基础上,抛砖引玉提出对改进分布式发电对配电网继电保护作用的措施,从而加快分布式发电的广泛推广。
关键词: 分布式发电;配电网;继电保护
1、配电网的特点及保护配置现状
1.1配电网的基本特点
首先,配电网正常情况下为辐射状运行,有辐射型结构、环网结构和网状结构之分。辐射型结构保护装置的整定简单,投资小,建设周期短,但是单电源供电安全可靠性差。经常需要采用在主干线上装设分段开关将其进行分段的方法来减少事故。有备用电源的环网或网状结构可以在正常情况下开环运行,其联络开关的两端如同馈线的尾端,一旦一侧停电,开关环将处于闭合状态,从反侧逆向送电,供电可靠性很高,广泛应用于城市配电网。
其次,配电网的配电系统节点和支路数目众多,分布广泛,安装测量、设备控制以及数据采集的工作量庞大,配电线路、电源负荷以及配电装置分布分散。
1.2 配电网保护的配置
首先,配电系统的继电保护配置是在单端电源供电系统的基础上设计的。三段式电流保护是配电网馈线保护的主要方式。配电网的配电线路短,电流无法保证完全配合动作的选择性,一般采用时间配合的方式。除此之外,经常都配置三相一次重合闸装置来实现发生瞬时性故障时的快速恢复供电。
其次,重合闸前的加速保护和重合闸后的加速保护两种配合方式具有重要意义,重合闸前的加速保护能够快速切除瞬时性故障,提高了供电的可靠性。重合闸后加速在线路第一次故障间隔后重合闸,从而判断故障的性质。缩小断电范围。主要应用于重要负荷的供电线路。
2、分布式发电
2.1分布式发电和分布式电源
随着发电技术的不断发展,电网与分布式发电的有效结合,不仅实现了低投资和节能降耗,电力系统的可靠性也进一步提高。
分布式发电是指直接配置在配电网或负荷附近的发电设施。
分布式电源DR(Distributed Resource)是分布式发电的推广,任何能够提高能源效率和降低能耗的手段都可以被称为分布式电源。
2.2 分布式电源的运行方式
⑴ 并网运行
分布式电源的并网运行需要配电网有良好的规划布局以及保护措施,分布式电源一般会以微网的方式接入配电网,在整个电力系统作为电压和频率支撑下灵活运行。
⑵ 孤岛运行
孤岛运行是分布式电源或微网与系统电网相互独立,各自运行,其电压和频率由分布式电源独自维持以实现对用户的持续供电。
3、分布式电源并网对继电保护带来的问题
3.1对变压器零序保护的影响
分布式电源并未接入时,变压器零保护程序不会受到影响。在110 kV并网变电站中,三绕组变压器的中性点一般都会直接接地运行或通过电阻减小电压再接地运行,但是在分布式电源接入时,为防止线路接地时的过电压影响相关设备的安全以及不影响线路的首端零序电流保护的灵敏度,三绕组变压器的中性点的零序电流保护就基本不会运行。当分布式电源从母线上接后,,三绕组变压器的110kV侧中性点会在最大运行方式下投入零序过流保护,这样零序电流保护的保护范围会随着配电网的零序网络发生变化而变化,因而降低了110kV侧中性点的灵敏度。
3.2 对自动重合闸和备用电源自投装置的影响
分布式电源并网运行后,普通重合闸无法满足持续供电的可靠性的要求。必须将普通重合闸换为检线路无压自动重合闸,然而分布式电源的稳定性很差,很易形成孤岛运行。由于孤岛内功率具有不平衡性,分布式电源系统很难长期带负荷运行,应当按照调度命令逐级手动同期并网运行。母线电压降低同时进线无电流是常规的备用电源自投装置的启动依据。当分布式电源并网后,会发生很多短路电流,经常导致备自投装置将因电流闭锁而拒动。
3.3对并网联络线保护的影响
第一,并网变三绕组变压器 110 kV 侧中性点的不接地运行,易使得分布式电源系统发生单相接地故障后中性点电压升高,威胁变压器的绝缘安全。
第二,有时候联络线发生瞬时性故障,很多变电站为变压器配备中性点过电压保护,导致故障处理后仍无法恢复系统供电。
4、分布式发电对配电网继电保护的作用
4.1三段式电流保护
在接入分布式发电后,需要采用严格的刚度比,刚度比是系统故障出现时,系统的主电源提供的短路电流与分布式发电提供的短路电流的比值,严格限定发电的容量,提高分布式电源下游保护的定值和相邻线路保护的定值,保证满足选择性要求的标准,同时,为了保证分布式发电安全退出运行,要做到有足够的保护范围;控制对灵敏度的校验, 加装方向元件保护,保证分布式电源上游或系统发生侧故障时不会因故障电流反向而产生误动,在有直接并网和逆变器并网的选择方面, 应该优先选择逆变器并网达到减小对保护的影响的目的。
4.2反时限过流保护
反时限过流保护的动作时间和工的函数关系是同向的,要保证保护函数参数上级比下级大,从而保证在同等大小的故障电流流过,变压器零保护程序时,下级保护时间更短,从而实现函数参数上下级保护的良好配合。由于动作时间t和故障电流工呈现反向关系,要保证流过下级,变压器零保护程序的故障电流不小于流过上级保护的故障电流,使得上级保护的动作时间更长,满足上下级保护的配合性。
4.3距离保护
配电网中,如果本级线路比下级线路长,可能出现长短线配合不当问题,因此,在整定距离保护时,必须按照保护线路的百分之八十整定,尽量避免出现问题。如果在进行长线路Ⅱ段整定时,避免整定下级较短线路的Ⅰ段定值会影响灵敏度要求时,短线和长线两段线路的调整必须按照满足灵敏度要求去整定。 4.4重合闸
随着分布式发电的发展, 分布式电源的利用是提高供电可靠性的重要手段, 通过调整或改进重合闸方式,来提高电网和分布式电源之间断路器重合闸的成功率是保持电力运行的非常行之有效的方法,采用自适应的断路器重合闸,将故障线路从两端切除,省时省力,既可以减小重合于故障时对分布式电源所收到的冲击以及可以在合闸前检测故障是否可以自动消失,更可以在系统侧重合于故障时发出闭锁信号以此加强对端保护,从而导致闭锁分布式电源侧重合闸。
5、光伏发电实例
5.1光伏发电产品原理
光伏发电产品主要用于为无电场合提供电源、太阳能日用电子产品以及并网发电,光伏发电系统是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜,太阳跟踪控制系统等设备组成。光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性,可以根据需要并入或退出电网,还具有备用电源的功能,当电网因故停电时可紧急供电。
5.2光伏电站光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统,属国家鼓励的绿色能源项目。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。2013年12月4日,位于青海省共和县光伏发电园区内的世界最大规模水光互补光伏电站——龙羊峡水光互补320兆瓦并网光伏电站正式启动并网运行,利用水光互补性发电,从电源端解决了光伏发电稳定性差的问题。独立光伏电站包括边远地光区的村庄供电系统,太阳能户用电源系统,信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑;不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能,一般安装在较大型的系统上。
6、结束语
分布式发电的发展是现代电力系统发展的重要形式,分布式电源在保证电力系统持续供电运行方面起着不可替代的作用。因此,必须及时发现分布式发电对电网运行的要求,加大科技投入,满足技术要求,不断通过新的可靠地方法改进分布式发电对配电网继电的不良影响,以此保证电力系统的正常运行以及保证供电质量。
参考文献
[1]李天友,金文龙,徐丙垠等.配电技术[M],北京:中国电力出版社,2008,127-131.
[2]郭辉,魏红英.配电网自动化系统中馈线保护的配置[J]. 湖南农机,2010.1,37(1).
[3]梁才浩,段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J].电力系统自动化,2001,(6):53-56.
[4]刘伟, 彭冬, 卜广全, 苏剑. 光伏发电接入智能配电网后的系统问题综述[J]. 电网技术, 2009, (19): 1-6
[5]陆健, 牟龙华, 逆变型分布式电源微网的继电保护研究[J]. 华东电力, 2011,(10):1630-1632
关键词: 分布式发电;配电网;继电保护
1、配电网的特点及保护配置现状
1.1配电网的基本特点
首先,配电网正常情况下为辐射状运行,有辐射型结构、环网结构和网状结构之分。辐射型结构保护装置的整定简单,投资小,建设周期短,但是单电源供电安全可靠性差。经常需要采用在主干线上装设分段开关将其进行分段的方法来减少事故。有备用电源的环网或网状结构可以在正常情况下开环运行,其联络开关的两端如同馈线的尾端,一旦一侧停电,开关环将处于闭合状态,从反侧逆向送电,供电可靠性很高,广泛应用于城市配电网。
其次,配电网的配电系统节点和支路数目众多,分布广泛,安装测量、设备控制以及数据采集的工作量庞大,配电线路、电源负荷以及配电装置分布分散。
1.2 配电网保护的配置
首先,配电系统的继电保护配置是在单端电源供电系统的基础上设计的。三段式电流保护是配电网馈线保护的主要方式。配电网的配电线路短,电流无法保证完全配合动作的选择性,一般采用时间配合的方式。除此之外,经常都配置三相一次重合闸装置来实现发生瞬时性故障时的快速恢复供电。
其次,重合闸前的加速保护和重合闸后的加速保护两种配合方式具有重要意义,重合闸前的加速保护能够快速切除瞬时性故障,提高了供电的可靠性。重合闸后加速在线路第一次故障间隔后重合闸,从而判断故障的性质。缩小断电范围。主要应用于重要负荷的供电线路。
2、分布式发电
2.1分布式发电和分布式电源
随着发电技术的不断发展,电网与分布式发电的有效结合,不仅实现了低投资和节能降耗,电力系统的可靠性也进一步提高。
分布式发电是指直接配置在配电网或负荷附近的发电设施。
分布式电源DR(Distributed Resource)是分布式发电的推广,任何能够提高能源效率和降低能耗的手段都可以被称为分布式电源。
2.2 分布式电源的运行方式
⑴ 并网运行
分布式电源的并网运行需要配电网有良好的规划布局以及保护措施,分布式电源一般会以微网的方式接入配电网,在整个电力系统作为电压和频率支撑下灵活运行。
⑵ 孤岛运行
孤岛运行是分布式电源或微网与系统电网相互独立,各自运行,其电压和频率由分布式电源独自维持以实现对用户的持续供电。
3、分布式电源并网对继电保护带来的问题
3.1对变压器零序保护的影响
分布式电源并未接入时,变压器零保护程序不会受到影响。在110 kV并网变电站中,三绕组变压器的中性点一般都会直接接地运行或通过电阻减小电压再接地运行,但是在分布式电源接入时,为防止线路接地时的过电压影响相关设备的安全以及不影响线路的首端零序电流保护的灵敏度,三绕组变压器的中性点的零序电流保护就基本不会运行。当分布式电源从母线上接后,,三绕组变压器的110kV侧中性点会在最大运行方式下投入零序过流保护,这样零序电流保护的保护范围会随着配电网的零序网络发生变化而变化,因而降低了110kV侧中性点的灵敏度。
3.2 对自动重合闸和备用电源自投装置的影响
分布式电源并网运行后,普通重合闸无法满足持续供电的可靠性的要求。必须将普通重合闸换为检线路无压自动重合闸,然而分布式电源的稳定性很差,很易形成孤岛运行。由于孤岛内功率具有不平衡性,分布式电源系统很难长期带负荷运行,应当按照调度命令逐级手动同期并网运行。母线电压降低同时进线无电流是常规的备用电源自投装置的启动依据。当分布式电源并网后,会发生很多短路电流,经常导致备自投装置将因电流闭锁而拒动。
3.3对并网联络线保护的影响
第一,并网变三绕组变压器 110 kV 侧中性点的不接地运行,易使得分布式电源系统发生单相接地故障后中性点电压升高,威胁变压器的绝缘安全。
第二,有时候联络线发生瞬时性故障,很多变电站为变压器配备中性点过电压保护,导致故障处理后仍无法恢复系统供电。
4、分布式发电对配电网继电保护的作用
4.1三段式电流保护
在接入分布式发电后,需要采用严格的刚度比,刚度比是系统故障出现时,系统的主电源提供的短路电流与分布式发电提供的短路电流的比值,严格限定发电的容量,提高分布式电源下游保护的定值和相邻线路保护的定值,保证满足选择性要求的标准,同时,为了保证分布式发电安全退出运行,要做到有足够的保护范围;控制对灵敏度的校验, 加装方向元件保护,保证分布式电源上游或系统发生侧故障时不会因故障电流反向而产生误动,在有直接并网和逆变器并网的选择方面, 应该优先选择逆变器并网达到减小对保护的影响的目的。
4.2反时限过流保护
反时限过流保护的动作时间和工的函数关系是同向的,要保证保护函数参数上级比下级大,从而保证在同等大小的故障电流流过,变压器零保护程序时,下级保护时间更短,从而实现函数参数上下级保护的良好配合。由于动作时间t和故障电流工呈现反向关系,要保证流过下级,变压器零保护程序的故障电流不小于流过上级保护的故障电流,使得上级保护的动作时间更长,满足上下级保护的配合性。
4.3距离保护
配电网中,如果本级线路比下级线路长,可能出现长短线配合不当问题,因此,在整定距离保护时,必须按照保护线路的百分之八十整定,尽量避免出现问题。如果在进行长线路Ⅱ段整定时,避免整定下级较短线路的Ⅰ段定值会影响灵敏度要求时,短线和长线两段线路的调整必须按照满足灵敏度要求去整定。 4.4重合闸
随着分布式发电的发展, 分布式电源的利用是提高供电可靠性的重要手段, 通过调整或改进重合闸方式,来提高电网和分布式电源之间断路器重合闸的成功率是保持电力运行的非常行之有效的方法,采用自适应的断路器重合闸,将故障线路从两端切除,省时省力,既可以减小重合于故障时对分布式电源所收到的冲击以及可以在合闸前检测故障是否可以自动消失,更可以在系统侧重合于故障时发出闭锁信号以此加强对端保护,从而导致闭锁分布式电源侧重合闸。
5、光伏发电实例
5.1光伏发电产品原理
光伏发电产品主要用于为无电场合提供电源、太阳能日用电子产品以及并网发电,光伏发电系统是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜,太阳跟踪控制系统等设备组成。光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性,可以根据需要并入或退出电网,还具有备用电源的功能,当电网因故停电时可紧急供电。
5.2光伏电站光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统,属国家鼓励的绿色能源项目。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。2013年12月4日,位于青海省共和县光伏发电园区内的世界最大规模水光互补光伏电站——龙羊峡水光互补320兆瓦并网光伏电站正式启动并网运行,利用水光互补性发电,从电源端解决了光伏发电稳定性差的问题。独立光伏电站包括边远地光区的村庄供电系统,太阳能户用电源系统,信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑;不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能,一般安装在较大型的系统上。
6、结束语
分布式发电的发展是现代电力系统发展的重要形式,分布式电源在保证电力系统持续供电运行方面起着不可替代的作用。因此,必须及时发现分布式发电对电网运行的要求,加大科技投入,满足技术要求,不断通过新的可靠地方法改进分布式发电对配电网继电的不良影响,以此保证电力系统的正常运行以及保证供电质量。
参考文献
[1]李天友,金文龙,徐丙垠等.配电技术[M],北京:中国电力出版社,2008,127-131.
[2]郭辉,魏红英.配电网自动化系统中馈线保护的配置[J]. 湖南农机,2010.1,37(1).
[3]梁才浩,段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J].电力系统自动化,2001,(6):53-56.
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