分布式发电与微电网技术

王涛++杨利剑+付强++魏延彬

[摘 要]随着我国科学技术发展水平的不断提升，新材料技术、电子技术、电力技术以及计算机技术的应用水平均获得了大幅度提升，这在很大程度上扩大了常规性电网与分布式发电技术之间的联系，对比于传统的分布式发电，现代分布式发电在独立供能的基础上，实现了电网并入运行，这种创新不仅可以为电网提供电压支持、提高电能质量、降低线损发生概率，还可以有效降低输配电的容量压力，促使电力系统更具稳定性。不过，与此同时，分布式电源并入也带来了一系列障碍性因素，最为显著的便是分布式发电保护。

[关键词]分布式 发电系统 继电保护技术

中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0043-01

分布式发电具有极为显著的优越性，例如，高效、节能、环保、能源多样化等，受到了电力工程的广泛应用以及大力推广。本文对分布式发电与电网实现并入运行后，所带来的继电保护问题进行了深入分析，并提出了相应的解决策略。

一、分布式发电系统给继电保护技术带来的不良影响

（一）保护拒

分布式电源向配电网输送的故障电流会在很大程度上减小检测线路保护电流值，导致检测值不满足保护动作值，相应的保护措施无法顺利启动。

（二） 保护误动

一旦周边项目出现电源故障，分布式电源反向电流会提高自身所在线路的检测电力值，当检测电力值满足动作值要求标准后，反向电流所在线路将会出现自动跳闸现象。

（三） 故障水平变化

分布式电源的并入，不仅可以扩大故障电流，还可以降低故障电流。如果分布式电流在配电系统某区域存在容量过大的现象，将会导致故障电流出现大幅度波动情况，此时，相关人员必须扩大相应断路器容量，并对相应的保护装置进行升级处理。

（四） 供电丧失可靠性

如果分布式电源运行线路存在故障重合的现象，而分布式电源并没有出现跳闸脱网的情况，这种非同期重合将会在很大程度上诱发保护误动作，甚至导致设备损坏，线路无法继续运行，电网系统将会在较长时间内无法为用户提供电能服务。

（五） 无法合理调节电压

分布式电源具有容量大的特点，将其并入配电网，极易导致并入线路出现电压越上限的情况。而一旦该线路因故障停止运行后，又可能出现电压越下线的情况。相关人员要想对电压进行合理调节，促使其满足需求标准，必须将一系列附属设施加设于周边线路上，这将会在很大程度上扩大分布式电源的并入资金成本。

二、 孤岛监测技术、反孤岛保护

基于主电网未连接的条件，分布式发电系统继续提供供电服务极为孤岛现象。当电网存在孤岛现象，将会诱发一系列后果，例如，因无法有效控制孤岛电压及频率而损坏用户设备，线路带电给检修人员的生命健康以及财产安全带来威胁等。普遍来说，当主电网处于断开状态时，相关人员要立即采取有效的措施调控孤岛系统，当彻底消除系统故障后，才能对分布式发电系统进行恢复以及并入处理。我国相关文件中曾明确指出，当电网出现故障时，在重合闸做出反应之前，应确保分布式电源不再将电能传输给电网，从而避免分布式发电系统将电能输送给配有自动重合闸设备的配电网。因此，在电网系统的实际应用中，分布式发电系统必须拥有反孤岛保护能效，即电网断离功能以及孤岛监测功能。

如果分布式发电系统的容量属于中小等级，最为常见的配电网并入模式为逆变器并网。以逆变器并网为基础的孤岛监测法有很多，大致可以划分为两个类别，一是主动式检测；二是被动式检测。由于不同检测法的检测原理也具有一定的差异性，因此，又可以将这两类检测类型划分为多个检测方法。被动式检测的检测对象是公共点运行参数，通过参数是否存在异常现象判断孤岛现象；而主动式检测的主要检测手段是将扰动信号传输给公共点，由此对系统是否存在孤岛现象进行判断。孤岛系统的电路运力如下所示：

普遍而言，分布式电源在并入配电网逆变器时，均会经历过/欠频，即OUF，和过/欠压，即OUV的保护，如果分布式电源在运行过程中所产的相应参数大于给定阈值，OUF、OUV便会解列配电网系统与分布式电源，这种方式属于孤岛检测方法。以OUF、OUV为基础进行孤岛监测，并不需要加设相应设备，具有良好的操作便捷性以及经济性，属于常用的基础检测方法。不过，如果分布式发电值等同于负载功率，无论电压及频率如何变化，其运行参数均不会大于给定阈值，那么此种检测方法将无法发挥自身所具备的能效。由此可见，以OUF、OUV为基础进行孤岛监测会留存一定的检测空白区，即NDZ。利用电压谐波监测仪检测法对孤岛进行检测，主要手段是检测公共点电压总谐波的畸变率；；利用相位突变检测法对孤岛进行检测，主要手段是检测电压、电流二者的相位差是否存在跳变现象。无论通过哪种方法对孤岛现象进行检测，均会留存一定的检测空白区，导致在使用过程中，检测方法所具备的能效无法得以有效发挥。

应用主动检测法，主要手段是将一定的干扰信号添加于逆变器控制信号中，低逆变器输出进行检测。如果逆变器成功并入配电网，此时再输入干扰信号将无法发挥其应有的作用，不过，一旦系统存在孤岛现象，干扰信号所具备的能效便会立刻凸显。现阶段，备受关注的检测方法有两个，分别为系统故障等级检测法、无功输出检测法。首先，无功输出检测法的主要应用是对分布式发电系统所具有的励磁电流进行有效控制，继而促使其遵照一定的规格生产无功电流检测系统是否存在孤岛现象，不过，要想确保励磁电流成功生产出无功电流，必须有效连接主系统与分布式电源。利用无功输出检测法检测系统是否存在孤岛现象具有良好的可靠性与可行性，不过，该方法具有动作启动周期长的弊端，普遍来说，需要延缓几秒钟，才会执行相应动作。因此，无功输出检测方法多被用于后备方法。系统故障等级检测法的主要应用是在电压归零时开启晶闸管，并结合并联电感对电流进行测量，通过检测系统阻抗，明确故障等级。应用这种方法检测孤岛现象，会造成一定的信号扰动，进行导致系统无法正常运行。

三、分布式发电系统继电保护技术的发展趋势

分布式电源实现大量并网，给电力系统带来的巨大的冲击，其中最为显著的便是给保护系统带来的不良影响，现阶段，此方面的影响虽然受到了相关人员的重点研究，但并没有实现全面解决。要想对电网以及分布式发电系统二者之间的关系进行有效的协调处理，促使分布式发电技术所具备的能效得以全面实现，不仅要在系统出现故障时，及时断离分布式发电系统，还要有效降低系统故障给分布式发电系统带来的不良影响。

因此，分布式发电系统继电保护技术的发展趋势可以划分为六点：一是，基于良好客观环境的支持，调整电网所有的电路保护，从而有效减小分布式发电系统并入给系统保护带来的不良影响；二是，将故障限流器最为重点研究对象，尤其要加大对世界范围内先进故障限流器的科研力度；三是，改善分布式发电系统的断离措施，确保在故障发生时，分布式发电系统可以迅速且有效的与电网实现断离；四是，对电网、分布式发电二者之间的关系进行深入研究，并结合分布式发电特点，设定具有针对性的以及可行性的保护方案；五是，基于相关理论的指导，以全方面、多方位的视角研讨孤岛效应，从而对孤岛保护方案进行有效改善，促使其更具可靠性、实用性以及简便性；六是，结合先进的通讯技术，对广域保护进行深入研究，从而促使配电网的广域保护全面覆盖分布式发电系统。

结语：

本文对分布式发电系统实现并网给电力系统带来的影响进行了阐述，并分析了现阶段继电保护技术的研究进展，以期可以为分布式发电系统继电保护技术的完善工作提供有价值的建议。

参考文献：

[1] 郑小丽.关于智能电网继电保护实践及分布式电源接入技术探析[J].电子制作，2014（07）.

[2] 黄永东.分布式发电系统的继电保护技术分析[J].经营管理者，2015（19）.