分布式发电对配电网供电可靠性的影响

曾师军

海南省水利灌区管理局松涛分局松涛发电有限公司南茶电站 海南省儋州571700 摘要：传统的配电网一般为单电源的放射状链式结构，分布式发电DG引入配电网后，放射式的无源网络变为一个分布有中小型电源的有源网络，潮流也不再单向地从变电站母线流向各负荷。配电网的这种变化使得电网各种保护定值与机理发生了深刻变化。分布式发电并网运行的情况越来越多，由于分布式发电的容量较小，需要通过配电网接入到电力系统中，而当其接入到配电网之后，会对配电网的结构以及配电网中断路电流的大小以及分布等都产生一定的影响。

关键词：分布式发电；配电网供电可靠性；

传统的继电保护都是在假定配电系统都是放射状链式结构的基础上设计的，而随着DG设备在配电网的大量接入，致使该区域供电系统的结构发生较大变化，改变了配电网短路电流的分布，将会对该区域的电力系统继电保护及安全自动装置的配置和动作整定带来一定的难度，极有可能造成继电保护及安全自动装置不能正确动作。

一、分布式发电

分布式发电，通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦（也有的建议限制在30～50兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元，主要包括：以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、太阳能发电（光伏电池、光热发电）、风力发电、生物质能发电等。分布式发电的优势在于可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源，包括本地可方便获取的化石类燃料和可再生能源，并提高能源的利用效率。随着社会的发展和人们生活水平的提高，近年来出现了夏季和冬季用电的“电荒”，为了这些短暂的峰荷建造新的发电厂其花费是巨大的，经济效益也非常低。近年来，分布式发电凭借其投资省、发电方式灵活、与环境兼容等优点而备受关注，它与电网联合运行可以提高系统的经济性、安全性、可靠性和灵活性，并且满足了可持续发展的要求，大大减轻了环保的压力。

二、分布式发电对配电网供电可靠性的影响

1.分布式发电对故障电流的影响。分布式发电与电力系统的并网运行，必然会对电力系统产生一定的影响。在配电网中引入分布式发电，对于传统的配电网会产生一定的影响，同时也会对配电网中发生故障的地区以及故障电流的带下产生一定的影响。电流在配电网的运行中会产生不确定性，所以会对继电保护装置动作产生一定的影响，造成在确定故障以及进行整定动作方面的难度也随之增加。与分布式发电相比，以往的继电保护系统大多是以放射状的电力系统作为基础，但是分布式发电却使得继电保护系统的基础发生了变化，在配电网中引入分布式发电系统，将会对其故障电流产生一定的影响，同时也会使得原有的继电保护系统在确定故障电流时受到一定的影响。为了有效的实现继电保护的作用，通常分布式发电的模型需要通过使用串联电抗的模型，主要是为了其在电力系统发生故障时，能够发出与电源相适应的电流，这时系统便能够根据不同的分布式发电系统，对不同的抗电值进行确定，所以说，分布式发对于故障电流的注入能力有着不同的表现形式。

2.分布式发电对三段式电流保护的影响。在传统的配电网中，较为常用的电流配置方式以三段式电流为主。三段式电流保护指的是瞬时电流速断保护、定时限电流速断保护和过电流保护。通常情况下，在三段式电流的运行过程中使用分

布式发电所产生的影响，可以归纳为以下几个方面：第一，影响电路保护动作的敏感度，在特殊的情况下会造成保护动作的拒动，这时会使得继电保护作用无法充分的发挥。如果在中间的位置引入分布式发电，这时就被分为两段，如果位置发生故障，则故障点的电流是通过系统本身和分布式发电共同提供的，这时的三段式电流保护却只能够感受到来自系统本身的故障电流，容易造成保护动作的敏感度降低。第二，造成电路保护动作失去准确性。如果故障出现在系统D2的位置，这时应当由线路上的发出保护动作，这时不会影响到其他线路，也不会引起其他位置保护动作的发生。但是，由于故障点的电流是由系统本身和分布式发电同时提供的，在故障发生的瞬间，只能够感受到来自分布式发电的电流，这时期感受到的电量较大，便会产生较大的短路电流，其电量相比原有的故障保护速断会更大，所以会造成发生错误动作。第三，造成相邻的电路发生保护动作失误，这时便会导致保护动作失去选择性，无法保证其准确性。如果故障发生在D3的位置，这时其感受到的电流也是由配电系统本身和分布式发电共同提供的，所以其感受到的电流值会比单纯的配电系统的供电量大，如果这时发生故障的线路是终端线，则不会产生较大的影响，使原有的保护系统变得更加敏感。但是如果发生故障的不是终端线，就会导致其相邻的故障线路产生的保护故障电流值增大，这时对系统保护动作来说，其保护定值变会发生变化，使得故障电流错过相邻接线出口的保护，最终导致保护动作失去可选择性。

3.分布式发电对熔断器保护的影响。如果线路中产生的电流超过了线路本身所能够承受的最大值，会使得熔断器内部的熔体发生熔断，进而切断故障，保护系统的稳定性。一般情况下，熔断器在配电网中主要是安装在配电变压器的高压侧部分或者是电路的分支处，其表示的两个熔断器通过有效的配合来保证电路的运行。如果电路末端的任何一个点发生故障时，经过两个熔断器的电流相当，但是熔断时间相比却稍长，当没有做出任何动作时已经完成了熔断工作实现了故障的隔离，其他路线上的熔断器也是按照该原理进行工作。如果在该线路中增加一个分布式发电。这种电路设置相当于在配电网中增加了一个点源网络，这时电路中的任意一点或者是支路上发生故障时，流经短路电流相同，这时熔断时间比熔断时间要短，如果发生故障，则会优先于动作而完成熔断。

三、配电网故障恢复

粒子群算法是模拟鸟群觅食行为而发展起来的一种基于群体协作的随机搜索算法，具有记忆性的特点。因故障恢复的编码方式通常采用0和1代表开关的状态，二进制粒子群算法较适用于含DG配电网故障恢复问题。运用二进制粒子群算法搜索含DG配电网故障恢复策略，考虑了分布式发电孤岛运行方式；文将二进制粒子群算法应用于分布式发电孤岛划分问题，并对标准二进制粒子群方法进行了改进，提出了一种组合变异粒子群算法。将新粒子与历史最优位置进行组合，对组合后的粒子随机变异。将配电网简化成数模型，再结合深度优先搜索进行划分。考虑到配电网闭环设计、开环运行的特点，群智能优化算法在搜索过程中会产生大量不满足拓扑约束的解，降低搜索速度，并很容易陷入局部最优。由于原有线路保护为距离保护，本着经济、适用的原则，在距离保护基础上加装必要逻辑构成移频键控式超范围允许式方向纵联保护。保护动作跳闸后处检线路无压自动重合闸检测到线路无压，重合成功。若分布式电源与系统符合同期条件，则检同期重合闸重合成功，分布式电源恢复并网运行，若分布式电源与系统不符合同期条件，则按调度命令手动同期并网。

分布式发电是现代电力系统运行中一项重要的技术，其在保证电力系统持续运行方面起着重要的作用。配电网的特点是闭环设计开环运行，对于含DG的配电网，其故障恢复方式既可以利用联络开关转供，又能够利用DG的孤岛运行保障负荷供电，这两者如何配合实现非故障失电负荷的恢复最优化，有待深入研究。

参考文献：

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[2]周卫, 张尧 . 分布式发电对配电网继电保护的影响 [J].电力系统保护与控制 ,2017,(3).

[3]潘贞存，桑在中，张尔桦．配电线路全线速切保护的可行性研究[J]．继电器，2018，25(4)：9．11．