分布式電源在配網保護中的用途和改進

分布式電源在接入配電系統后，改變了系統原有的結構和接線方式，由單電源供電變為兩端供電或多電源供電，新增了支路數量，系統故障情況變得復雜。當系統發生短路故障時，兩個以上的電源均供應短路電流，這擾亂了原有的繼電保護配置方式。本文利用pSCAD/EMTDC，對各種不同情況下的分布式電源接入情況進行分解，分解了分布式發電對配網保護的影響并提出相應的改進措施。

為彌補大電網單一聚集供電的缺陷，分布式發電這種新的發電方式發展非常迅速。分布式電源是一般分布在配電網中的，功率為10kW～30MW的小型輔助電源，包括風能、太陽能及生物能源發電等多種多樣的發電形式。當故障發生時，多電源共同向故障點注入電流，勢必擾亂原有的保護配置方式，影響保護的可靠性、選擇性、速動性和靈巧性，引起保護和重合閘裝置的拒動和誤動。本文對各種故障情況進行分解，進行仿真予以驗證并提出相關改進措施。

1分布式電源自身的保護要求

接入配電網的DG緊要包括風電、太陽能發電、生物發電、燃料動力電池和家用小型發電機等。其種類可以分為三種，分別為同步發電機、異步發電機和DC-AC逆變型電源(經電力電子器件連接到電網)。

同步發電機對故障電流具有最筆直的影響，在故障之后的第一時間，故障電流的波形基本上決定于發電機的參數。同步發電機在發生故障時能夠輸出很高的短路電流，數值上能夠達到額定電流的3倍，并且維持很長一段時間。

異步發電機筆直連入系統，不要額外的電力電子0.2～0.3s衰減為零。

分布式電源中的逆變型電源的控制方式有電壓型和電流型兩種，并且這兩種控制方式大都以恒定功率輸出的。其故障電流會因為內部控制方式的應和不同而衰減周期不同，逆變型電源一般會裝設欠電壓保護，當電壓過低時自動切斷與電網聯系，所以其故障電流一般不會超過額定值的2倍。

作為分布式電源所配備的保護來說，既要考慮到發電機自身可能造成的故障，又要考慮到由于配網外部故障而對其可能造成的影響。所以針對分布式電源來講要另外考慮到由于配網內部故障而需設置負荷不對稱保護、欠電壓保護、過電壓保護、頻率保護以及零序過電壓保護等。

2分布式發電對電流保護的影響

在如圖1所示配電網模型中，假設配電網中設置三段式電流保護，并且整定值都是在分布式電源接入之前設置好的。假設潰線2末端母線C上接入了分布式電源Sg。

(1)當K1點發生故障時，主系統和分布式電源同時向短路點注入短路電流，即：

式中

If——故障電流;

IS——系統供應短路電流;

Ig——分布式電源供應的短路電流。

流過保護1的短路電流較接入分布式電源之前有所新增，新增了保護1的靈巧性和可靠性。此時保護1能夠準確動作，即時切斷故障線路。但是倘若因為這種助增用途而使短路電流增大過多的話，則會引起保護2的誤動作，張大了停電范圍。

(2)當K2點發生故障時，母線A至短路點流過的電流IS與分布式電流接入之前并無太大變化，所以并未對保護3出現影響，保護3能夠準確動作，但此時分布式電源依然向短路點注入短路電流Ig，并且單獨向下游供電，由于功率和負荷相差懸殊，有可能會因為電壓急劇降低而造成電網崩潰。所以在這種情況下，要在母線C左側也裝設斷路器，并由保護3引發動作信號，在故障時同時動作以切除故障。

(3)當K3點發生故障時，由分布式電源供應的短路電流同時流過保護3、保護4和保護6，倘若此時短路電流足夠大就會引起保護3和保護4的誤動作。

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