吴义纯，李铁柱，徐结红，房雪雷，秦晓佳，田彦

（1.国网安徽省电力有限公司培训中心；2.安徽电气工程职业技术学院；3.国网合肥供电公司，安徽 合肥 230022）

分布式电源(Distributed Generation,DG)一般是利用风能、太阳能等绿色清洁能源发电，因低碳环保得到政策支持，其容量和投资小，发展快。分布式电源一般就近在用户端进行布置，具有不少优势：能降低线损，能源可利用效率高；为电网末端提供电压支持，提高电能质量；电网故障时，部分配电网利用微网运行来给重要负荷供电，提高了系统供电的可靠性。但是，常规配电网是单电源的放射状链式结构，正常运行时的潮流和故障电流方向单一，分布式电源接入后，配网的潮流可能会双向流动，短路时短路电流分布将发生变化，另外，可再生能源具有不确定性，这些都会导致配电网出现继电保护误动或拒动等问题，甚至会影响到配电网的安全运行。随着分布式电源接入规模的扩大，有必要分析其对配电网的继电保护及自动化装置的影响，确保配电系统安全可靠稳定地向用户供电。

1 分布式发电对配电网继电保护的影响

1.1 常见接入方式及影响

我国主要采用辐射状配电网运行。当然，有些城区为了保证供电可靠性，配电网采用环状网结构，开环运行。如图1 所示，分布式电源常见接入方式有多种：容量较小的DG 往往通过T 接接入配电线路，如图1 中DG2，或者进入开闭所，如图1 中DG1 和DG4；对于容量较大的DG，通过专线接入变电站35kV 或10kV 母线，如图1 中DG3。

图1 配电网结构图

分布式电源的接入将改变配电网的结构与潮流方向，同时，当配电网故障时，故障电流的大小和分布也发生了改变。配网中应用比较广泛的保护是瞬时电流速断、定时限电流速断、过电流保护这三段式电流保护等，分布式电源接入将对继电保护及自动化产生较大的影响。同时，配电网中架空线路还配有重合闸装置，以提高配网的供电可靠性，但是分布式电源接入系统后，配网的结构发生改变，一定程度上影响了配电网的自动重合闸。

1.2 对本馈线的影响

当前很多的保护配置都是三段式电流保护，分布式电源接入因其对故障电流的分流或者助增作用，从而对保护的范围和灵敏度都会产生一定的影响，也可能导致保护装置的拒动或者误动，给继电保护装置之间的配合带来影响。

（1）对继电保护的影响。以DG2 为例分析分布式电源对继电保护的影响。DG2 从线路BC 接入，位于保护2 的下游，如图1 所示。当k3 点发生故障时，从选择性来看，由保护3动作切除故障。由于保护3 接收的故障电流是由系统侧电源和DG2 叠加产生，大于DG2 接入前的故障电流，提高了保护3 的灵敏性。但随着短路电流的增大，电流速断保护范围随之增大，甚至可能使其延伸至下一段，导致保护的误动；

以DG2 为例，分析k2 点故障时保护2 的情况。DG2 接入后配网的等值图如图2，DG2 从J 点接入。ZS和ZK分别为系统到J、J 到故障点k 的阻抗，ZDG为DG 到故障点的阻抗。

图2 分布式电源接入配网的等值图

DG2 接入前，系统与故障点k 之间的转移阻抗为ZS和ZK之和，接入DG2 后，经过网络星角变换，系统至故障点k 的转移阻抗ZSK′如下式所示：

DG2 接入后系统的转移阻抗变大了，因此流过保护2 的电流变小了，DG2 的接入起到了分流作用，从而降低了保护2 的灵敏度。当分流作用足够大时，特别是在线路末端故障时，故障电流可能会偏小到保护拒动的程度，这样就导致时限电流速断保护的保护范围可能覆盖不到全线。

以DG2 为例，分析k4 点故障时保护3 的影响。当DG2的容量比较大时，k4 发生故障时，流过保护3 的故障电流比较大，可能导致保护3 发生误动作，相当于扩大了保护3 的保护范围，不利于保护装置之间的配合。

（2）对自动重合闸的影响。以DG2 为例分析分布式电源对相邻馈线自动重合闸的影响。DG2 从J 点接入时，DG2和系统侧电源向AC 段供电，形成双端电源。当k1 发生瞬时性故障时，保护1、保护2 均应动作切除故障，也切断系统电源和负荷的联系；DG2 给线路CE 供电，进行孤岛运行状态。而DG2 的不确定性、随机性比较大，因此，其出力和频率很不稳定，由于又无系统电源进行支撑，孤岛运行时的系统电压和相位变化较大。利用重合闸恢复供电时，可能出现非同期合闸问题，将会产生较大的冲击电流，破坏了一次设备绝缘性能，降低了配网的可靠性。

以DG4 为例，分析分布式电源对自动重合闸的影响。DG4 从线路F 接入。接入DG4 之前，当k5 发生瞬时性故障时，保护5 会启动切除故障，切除故障后经过一个延时启动重合闸，恢复对馈线2 的供电。若接入DG4，当k5 发生故障时，保护5 会启动切除故障线路，但是分布式电源DG4 仍能给故障点k5 提供短路电流，这会使故障点电弧不容易熄灭，会造成重合闸失败，另外，有可能使瞬时性故障发展为永久性故障。

1.3 对相邻馈线的影响

以DG1、DG2 为例分析分布式电源对相邻馈线继电保护的影响。DG1 从D 接入，DG2 从线路BC 接入，当k5 发生故障时，则故障点的短路电流由DG1、DG2 和系统侧的电源提供，则保护5 流过的故障电流比分布式电源接入前大，保护5 的灵敏度得以提高。当DG1、DG2 的容量比较大时，流过保护2的反向电流比较大，由于保护2 不具备方向性，则流过保护2 的故障电流可能大于整定值，导致保护2 发生误动作。

1.4 对分布式电源接入系统线路的影响

容量较小的分布式电源直接接入配电线路，DG 侧开关保护主要配置过电流保护、防孤岛保护、频率和电压紧急控制等。因为分布式电源容量较小，配网故障时对电网影响不大，一般基本满足要求。

但对于容量较大、通过专线接入变电站的分布式电源，如图1 中DG3，常规配置的过电流保护、距离保护不可能快速本线路末端和相邻线路始端故障，只能采用阶段式的配合关系实现元件的选择性切除，线路末端故障需要延时切除。显然对于容量较大的分布式电源，过电流保护不能满足全线快速动作要求。

2 含分布式电源的配电网继电保护的改进措施

分布式电源的接入使配电网的潮流由单向流动变成双向流动，而传统的三段式保护已经不适应配电网的发展需要。为了提高配网的可靠性和供电质量，需要对传统的继电保护配置进行改进和优化，为实际配电网的继电保护及自动化配置提供参考。

（1）分布式电源接入配电网后，原来的单辐射网络结构变成双电源或者多电源网络，当分布式电源容量相对较大，提供短路电流较大时，为了防止继电保护装置因反方向的电流而产生误动，可以考虑在保护装置加装方向元件。同时还要综合考虑成本因素。比如，如图1 中保护2 可以考虑加装方向保护元件防止反向误动。

（2）当分布式光伏接入后，整定时考虑其助增和分流影响，需要对分布式光伏所在馈线的相邻馈线以及上游馈线保护定值进行调整，这样才能保证对系统可靠的动作。

（3）分布式电源接入配网后，配网出现故障时，当系统电源和分布式电源被断路器切除后，两侧可能出现一个相角差，当差值达到一定的界限后，自动重合闸会造成强大的冲击电压或者电流，破坏重合闸的运行状态。为此，如果在分布式电源侧配置重合闸功能，重合闸装置需要配置检同期功能，保证重合闸成功率。

（4）对于规模很大的分布式电源，如图1 中DG3，并网电压等级高、容量大，考虑线路速动保护来提高保护性能，采用纵联保护作为主保护。不仅可以改善本线路保护性能，而且能改善整个电网保护性能。

某实际运行的光伏电站，装机容量20MW，通过金岛光伏387 线接入系统35kV Ⅰ母线。光伏并网线两侧配置微机光纤纵差保护，后备保护为三段式电流，重合闸按接入系统方案评审意见停用。光伏电站内配置频率电压紧急控制装置和防孤岛保护，故障时快速将光伏电站解列，减少对系统的影响。

3 结语

分布式电源大规模发展对附近配电网带来影响，接入的配网运行方式、短路电流分布也发生变化，导致配电网出现继电保护误动或拒动、重合闸失败等，本文结合案例探讨实际配电网中光伏电站的继电保护配置改进方案，保障配电系统安全可靠地运行。