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[摘 要]分析了分布式电源接入后对配电网传统继电保护特性的影响，探讨了分布式电源在不同位置接入时对配电网继电保护可靠性和选择性的影响;利用算例详细分析不同接入位置分布式电源容量和短路电流之間的关系，从而推导出了保证配电网中继电保护可靠性的分布式电源的准入容量，同时结合目前已有的研究成果提出了具有建设性的解决方案，为未来分布式电源在配电网中的大量接入提供了有益的参考。
[关键词]分布式电源;配电网;继电保护;接入容量
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0269-01
0 引言
目前，随着风能、太阳能等新能源的蓬勃发展，分布式电源（Distributed Generation，DG）在配电网中的接入容量越来越大，使得配电网中潮流不再如单电源网络一般沿各辐射支路单方向流动，同时改变了故障情况下短路电流的大小和方向，这样传统的三段式电流保护可靠性已经无法满足要求，继电保护装置具有误动或拒动的可能性，甚至会造成故障蔓延，扩大停电范围，严重影响配电网的供电可靠性[1]。因此，从高效利用新能源和配电网安全稳定运行综合考虑，对分布式电源在配网中的接入容量和接入地点的研究，具有十分重要的现实意义。
本文从传统配网继电保护配置出发，研究了DG在不同位置接入、不同故障情况下对继电保护特性的影响，提出了相应的解决方案，同时深入探讨了DG容量和短路电流之间的关系，为配电网中DG的准入容量考量提供了有益参考。
1 分布式电源对配电网继电保护系统的影响
目前10kV中低压配电网网架结构一般是环型网架，辐射形供电，10kV线路通常采用三段式的电流保护方作为线路的主保护和后备保护。从配电网的特点分析DG接入对配电网保护系统存在多方面的影响，其中最为典型的影响包括以下几个方面：
（1）降低保护动作的灵敏度，或引起保护误动 ;
（2）影响继电保护的配合性;
（3）可能导致重合闸的非同期合闸;
（4）可能形成非计划孤岛，影响系统安全和供电质量。
图1所示为典型的传统配电网接入DG的示意图。DG接入在不同位置对系统继电保护的影响是不同。本文分别以DG1和DG2的接入为例来进行分析。R1～R5分别是配电网线路L1～L5的保护装置[2]。
1.1 故障时对短路电流的影响
当系统正常运行时，DG通过各条负荷支路向系统输送一定容量的功率。当系统出现故障时，DG和系统供电源一起向故障点提供短路电流，很显然，此时短路电流与单一电源供电时短路电流大小是不一样的，当接入位置不同时，甚至会改变短路电流的方向，由于配电网继电保护装置固定安装在负荷开关处，保护装置只感受到系统电源提供的短路电流，因此不能保证正确动作。
1.2 对不同线路保护装置之间配合的影响
DG在不同位置接入时对配电继电保护可靠性、灵敏性、选择性的影响。
1.2.1 DG接在配电网末端母线
（1）如果系統未接入分布式电源时，当线路L2上K1点故障时，根据保护选择性原则应该由R2正确动作切除故障，而由于DG1的存在，DG1会经由线路L3、L4向K1故障点提供一个反方向的故障电流，根据典型的传统三段式过流保护，当DG容量足够大时，反方向电流大于R3、R4的过电流保护定值且R3、R4不带方向闭锁时则R3、R4会误动作，同时可知，R4的动作时间比R3偏短，所以R4误动作的可能性最大。
（2）当L3线路末端靠近L4母线侧K2点出现故障时，DG与R3距离较远，R3故障电流只于系统电源有关，R3动作行为一般不会受影响，而R4存在误动作的可能性，DG1下游形成孤岛运行，而非计划性的孤岛运行，低劣的电能质量对电网和用户设备的安全是非常不利的，基于以上考虑，故障时无论R4是否动作，DG都应该在感受到电压骤降后与系统自动解列。
1.3 应对措施
从上文分析可以看出如果不采取一定的控制手段DG的接入已经对配电网传统三段式电流保护产生了不利影响，一些文献已经提出了解决方案：在关于智能配电网的文献中提出基于Agent技术的保护方案，既通过在配网中构建通信网络，引入智能终端单元保护方案依靠通信网络来采集信息，可以实现保护的模拟量和状态量信息，并将这些信息通过通信网络汇集，再对各处的信息进行整体分析判断，从而实现故障的准确定位及切除[3]。
在DG接入点加装故障限流器（Fault current limiter，FCL）来限制故障时DG提供的助增电流的影响;根据自适应保护，带DG的配电网根据系统运行方式和网络拓扑及故障时电气量的实时变化，同步调整保护装置参数及定值采用浮动门槛等。
3 可能的解决方案及讨论
从已成熟的高压电网保护控制原理上，可以对配电网继电保护进行有益的、深入的探讨：
（1） 分布式电源的特点是在配电网正常运行时可以向公用电网提供新能源接入，而故障时对公用电网继电保护产生不利的影响，因此考虑在系统级及装置级控制上做出改进;通过系统级测控装置检测电网主要电气量的突变，比如过电压、低电压、过电流、谐波突增、频率突降等等，在由大量分布式电源组成的微电网与传统配电网母线连接处装设静态开关（Static Switch）来平滑而快速控制DG微电网与公用电网的断开实现孤网运行。
（2）把高压输电网的保护配置应用到配电网中，例如距离保护、差动保护、纵联保护等;加装方向元件，设置方向闭锁等;从而提高保护装置动作的准确性和稳定性。
（3）应当在DG并网时设置一定的准入容量，并选择适当的并网地点，从供电可靠性和保护动作准确性考虑，应该在馈线首端较远处的合适位置接入，才能使保护较不易出现问题。
4 结语
分布式电源为电网引进了可持续发展的、洁净的新能源，但同时给电网继电保护运行带来了很大的挑战，如何有效的管理和控制分布式电源使其对电网稳定运行的影响尽可能小是未来分布式电源继续发展的研究重点。本文首先分析了配电网接入分布式电源后继电保护特性的改变情况，并理论分析了不同接入容量和不同接入地点对继电保护特性的不同影响，同时结合目前已有的研究成果讨论了分布式电源未来的研究方向，并给出了有益的建议。
参考文献
[1] 康龙云，郭红霞，吴捷，等.分布式电源及其接入电力系统时干研究课题综述[J].电网技术，2010，34（11）：43-47.
[2] 郑文杰，王铮一.分布式电源接入对继电保护的影响及改进措施探讨[J].电网技术，2012，（3）：27-30.
[3] 宫林国，高亮，王贺磊.含分布式电源的配电网保护方案研究[J].陕西电力，2014，42（1）：32-36.
[4] 马静，王希，米超，等.含分布式电源的配电网自适应保护新方法[J].电网技术，2011，35（10）：204-207.
[关键词]分布式电源;配电网;继电保护;接入容量
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0269-01
0 引言
目前，随着风能、太阳能等新能源的蓬勃发展，分布式电源（Distributed Generation，DG）在配电网中的接入容量越来越大，使得配电网中潮流不再如单电源网络一般沿各辐射支路单方向流动，同时改变了故障情况下短路电流的大小和方向，这样传统的三段式电流保护可靠性已经无法满足要求，继电保护装置具有误动或拒动的可能性，甚至会造成故障蔓延，扩大停电范围，严重影响配电网的供电可靠性[1]。因此，从高效利用新能源和配电网安全稳定运行综合考虑，对分布式电源在配网中的接入容量和接入地点的研究，具有十分重要的现实意义。
本文从传统配网继电保护配置出发，研究了DG在不同位置接入、不同故障情况下对继电保护特性的影响，提出了相应的解决方案，同时深入探讨了DG容量和短路电流之间的关系，为配电网中DG的准入容量考量提供了有益参考。
1 分布式电源对配电网继电保护系统的影响
目前10kV中低压配电网网架结构一般是环型网架，辐射形供电，10kV线路通常采用三段式的电流保护方作为线路的主保护和后备保护。从配电网的特点分析DG接入对配电网保护系统存在多方面的影响，其中最为典型的影响包括以下几个方面：
（1）降低保护动作的灵敏度，或引起保护误动 ;
（2）影响继电保护的配合性;
（3）可能导致重合闸的非同期合闸;
（4）可能形成非计划孤岛，影响系统安全和供电质量。
图1所示为典型的传统配电网接入DG的示意图。DG接入在不同位置对系统继电保护的影响是不同。本文分别以DG1和DG2的接入为例来进行分析。R1～R5分别是配电网线路L1～L5的保护装置[2]。
1.1 故障时对短路电流的影响
当系统正常运行时，DG通过各条负荷支路向系统输送一定容量的功率。当系统出现故障时，DG和系统供电源一起向故障点提供短路电流，很显然，此时短路电流与单一电源供电时短路电流大小是不一样的，当接入位置不同时，甚至会改变短路电流的方向，由于配电网继电保护装置固定安装在负荷开关处，保护装置只感受到系统电源提供的短路电流，因此不能保证正确动作。
1.2 对不同线路保护装置之间配合的影响
DG在不同位置接入时对配电继电保护可靠性、灵敏性、选择性的影响。
1.2.1 DG接在配电网末端母线
（1）如果系統未接入分布式电源时，当线路L2上K1点故障时，根据保护选择性原则应该由R2正确动作切除故障，而由于DG1的存在，DG1会经由线路L3、L4向K1故障点提供一个反方向的故障电流，根据典型的传统三段式过流保护，当DG容量足够大时，反方向电流大于R3、R4的过电流保护定值且R3、R4不带方向闭锁时则R3、R4会误动作，同时可知，R4的动作时间比R3偏短，所以R4误动作的可能性最大。
（2）当L3线路末端靠近L4母线侧K2点出现故障时，DG与R3距离较远，R3故障电流只于系统电源有关，R3动作行为一般不会受影响，而R4存在误动作的可能性，DG1下游形成孤岛运行，而非计划性的孤岛运行，低劣的电能质量对电网和用户设备的安全是非常不利的，基于以上考虑，故障时无论R4是否动作，DG都应该在感受到电压骤降后与系统自动解列。
1.3 应对措施
从上文分析可以看出如果不采取一定的控制手段DG的接入已经对配电网传统三段式电流保护产生了不利影响，一些文献已经提出了解决方案：在关于智能配电网的文献中提出基于Agent技术的保护方案，既通过在配网中构建通信网络，引入智能终端单元保护方案依靠通信网络来采集信息，可以实现保护的模拟量和状态量信息，并将这些信息通过通信网络汇集，再对各处的信息进行整体分析判断，从而实现故障的准确定位及切除[3]。
在DG接入点加装故障限流器（Fault current limiter，FCL）来限制故障时DG提供的助增电流的影响;根据自适应保护，带DG的配电网根据系统运行方式和网络拓扑及故障时电气量的实时变化，同步调整保护装置参数及定值采用浮动门槛等。
3 可能的解决方案及讨论
从已成熟的高压电网保护控制原理上，可以对配电网继电保护进行有益的、深入的探讨：
（1） 分布式电源的特点是在配电网正常运行时可以向公用电网提供新能源接入，而故障时对公用电网继电保护产生不利的影响，因此考虑在系统级及装置级控制上做出改进;通过系统级测控装置检测电网主要电气量的突变，比如过电压、低电压、过电流、谐波突增、频率突降等等，在由大量分布式电源组成的微电网与传统配电网母线连接处装设静态开关（Static Switch）来平滑而快速控制DG微电网与公用电网的断开实现孤网运行。
（2）把高压输电网的保护配置应用到配电网中，例如距离保护、差动保护、纵联保护等;加装方向元件，设置方向闭锁等;从而提高保护装置动作的准确性和稳定性。
（3）应当在DG并网时设置一定的准入容量，并选择适当的并网地点，从供电可靠性和保护动作准确性考虑，应该在馈线首端较远处的合适位置接入，才能使保护较不易出现问题。
4 结语
分布式电源为电网引进了可持续发展的、洁净的新能源，但同时给电网继电保护运行带来了很大的挑战，如何有效的管理和控制分布式电源使其对电网稳定运行的影响尽可能小是未来分布式电源继续发展的研究重点。本文首先分析了配电网接入分布式电源后继电保护特性的改变情况，并理论分析了不同接入容量和不同接入地点对继电保护特性的不同影响，同时结合目前已有的研究成果讨论了分布式电源未来的研究方向，并给出了有益的建议。
参考文献
[1] 康龙云，郭红霞，吴捷，等.分布式电源及其接入电力系统时干研究课题综述[J].电网技术，2010，34（11）：43-47.
[2] 郑文杰，王铮一.分布式电源接入对继电保护的影响及改进措施探讨[J].电网技术，2012，（3）：27-30.
[3] 宫林国，高亮，王贺磊.含分布式电源的配电网保护方案研究[J].陕西电力，2014，42（1）：32-36.
[4] 马静，王希，米超，等.含分布式电源的配电网自适应保护新方法[J].电网技术，2011，35（10）：204-207.