分布式電源并網(wǎng)保護(hù)研究綜述

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1、分布式電源并網(wǎng)保護(hù)研究綜述【摘要】：隨著國際社會(huì)對(duì)于能源短缺問題的日益關(guān)注以及人們對(duì)于環(huán)保事業(yè)的不斷重視，分布式電源(DistributedResources,DR)在世界各國的發(fā)展都十分迅速。分布式電源指的是直接布置在配電網(wǎng)或者分布在負(fù)荷附近的電源，其發(fā)電規(guī)模一般不大，包括分布式發(fā)電設(shè)備與儲(chǔ)能裝置。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是一個(gè)功率單向流動(dòng)的無源網(wǎng)絡(luò)，而大量DR的接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、運(yùn)行規(guī)程、控制方式和保護(hù)配置等都提出了很大的挑戰(zhàn)。鑒于此，文章針對(duì)分布式電源并網(wǎng)保護(hù)進(jìn)行了分析，以供參考?！娟P(guān)鍵詞】：分布式電源并網(wǎng)保護(hù)1、導(dǎo)言隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力供應(yīng)在日常生活

2、中的重要性日益明顯。電力作為一種清潔的能源，不僅可以解決能源短缺問題，還可以幫助解決日益嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)問題，因此，人們對(duì)電力的需求也越來越大。經(jīng)過這些年的不斷發(fā)展，我國基本形成了規(guī)模巨大的集中式大電網(wǎng)，電力需求也在一定程度上得到了滿足。但是，大電網(wǎng)的缺點(diǎn)也是明顯的，那就是一旦發(fā)生故障，影響是巨大的，因此，需要尋求新的方式作為大電網(wǎng)的補(bǔ)充和改進(jìn)。2、分布式電源的種類和特點(diǎn)分布式電源是微電網(wǎng)中十分重要的一個(gè)組成部分，其自身的種類也非常多，根據(jù)不同的劃分方法可以將其劃分為不同的種類。根據(jù)能源的不同特性，可以將分布式電源劃分為間歇性電源、連續(xù)性電源和儲(chǔ)能裝置；根據(jù)能量

3、的來源，可以將分布式電源劃分為水電、火電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等；根據(jù)具體的使用設(shè)備來劃分，則有水電機(jī)組、火電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組、光伏電池、燃料電池、蓄電池等。這些分類也不是單一的，比如間歇性電源就包括風(fēng)電和太陽能發(fā)電等，連續(xù)性電源就包括水電、火電以及燃料電池等，儲(chǔ)能裝置則包括蓄電池、超級(jí)電容器等。分布式電源的種類雖然很多，但是一般都具有這樣的一些特點(diǎn)：與傳統(tǒng)電源相比，分布式電源的能量輸出有限，因此當(dāng)負(fù)荷發(fā)生突變時(shí)，其過載能力不足以滿足要求，所以通常需要設(shè)置一定容量的儲(chǔ)能設(shè)備,以保證微電網(wǎng)內(nèi)能量的平衡；分布式電源的輸出頻率一般各不相同，需要通過一定的整流設(shè)備將其頻率進(jìn)

4、行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一后再接入母線；對(duì)間歇性分布式電源而言，由于存在不可控的外在條件，其輸出功率是不可持續(xù)的，因此需要在這些系統(tǒng)中安裝一定的儲(chǔ)能設(shè)備，作為后備電源；分布式電源的分布廣泛，使用起來方便靈活。3、并網(wǎng)保護(hù)定義及功能分析3.1并網(wǎng)保護(hù)的定義本文將DR并網(wǎng)保護(hù)定義為：安裝于PCC處的繼電保護(hù)措施，能夠檢測(cè)到主電網(wǎng)側(cè)（系統(tǒng)側(cè)）和DR側(cè)發(fā)生的故障和其他各種異常情況，并及時(shí)將DR與主電網(wǎng)隔離，避免危及主電網(wǎng)的正常運(yùn)行或者損壞DR裝置。并網(wǎng)保護(hù)包括防孤島保護(hù)、故障保護(hù)以及其他異常保護(hù)。對(duì)于直接接入到llOkV及以上輸電網(wǎng)絡(luò)中的DR,其并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線已配置了完善的保護(hù)系

5、統(tǒng)，不需要專門的并網(wǎng)保護(hù)。因此上述并網(wǎng)保護(hù)主要針對(duì)接入35kV及以下電壓等級(jí)的分布式電源;并網(wǎng)保護(hù)既不同于DR的發(fā)電機(jī)保護(hù)，也不同于配電網(wǎng)饋線保護(hù)，本質(zhì)上是一種接口保護(hù)。上述幾類保護(hù)的關(guān)系可見圖1,其中包括斷路器A?D,并網(wǎng)保護(hù)安裝于PCC的電網(wǎng)側(cè)，一般在并網(wǎng)變壓器的高壓側(cè)。當(dāng)DR單獨(dú)接入系統(tǒng)時(shí)，并網(wǎng)保護(hù)功能可與DR的發(fā)電機(jī)保護(hù)功能集成在同一套保護(hù)裝置中，也稱為intertieprotection。隨著并網(wǎng)容量的增加，DR通常以集群或微電網(wǎng)的方式接入配電網(wǎng)，且常包含嵌入負(fù)荷，此時(shí)則要求在PCC處配置獨(dú)立的并網(wǎng)保護(hù)，稱為interconnectionprotec

6、tiono這樣,電網(wǎng)公司可以無需關(guān)注DR自身的保護(hù)配置，只對(duì)并網(wǎng)保護(hù)提出要求，從而簡(jiǎn)化保護(hù)配合，適應(yīng)今后大量DR在多種層級(jí)的接入要求；在標(biāo)準(zhǔn)IEEE1547中，從反映系統(tǒng)側(cè)故障、防孤島以及電能質(zhì)量等幾個(gè)方面，給出了并網(wǎng)保護(hù)的核心功能要求。顯然上述要求都是站在電網(wǎng)的角度考慮并網(wǎng)保護(hù)的功能。3.2并網(wǎng)保護(hù)的功能3.2.1防孤島保護(hù)當(dāng)DR與公共電網(wǎng)失去電氣連接時(shí)，出于系統(tǒng)運(yùn)行、人員設(shè)備安全以及電能質(zhì)量等考慮，目前世界各國的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都要求DR立即退出運(yùn)行。導(dǎo)致孤島的原因有2類：一類因故障跳閘；另一類因非故障開關(guān)操作，包含人為誤操作。這里需要說明PCC處的防孤島保護(hù)與D

7、R自身防孤島保護(hù)的關(guān)系。不同類型的DR,其防孤島保護(hù)的配置要求有所不同。對(duì)于變流器型DR,標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定其控制器中需具備孤島檢測(cè)能力；對(duì)于不具有自勵(lì)磁能力的感應(yīng)電機(jī)型DR,其不具備孤島運(yùn)行能力；而同步電機(jī)型DR本身已配置有電壓/頻率保護(hù)，當(dāng)孤島內(nèi)有功、無功不能平衡時(shí)，機(jī)組會(huì)自動(dòng)退出運(yùn)行。因此同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)型DR3.2.2故障保護(hù)首先，DR的接入改變了配電網(wǎng)的短路電流幅值和分布特征。兩個(gè)典型的影響是，如果DR的PCC位于饋線保護(hù)與故障點(diǎn)之間，那么該DR的''屏蔽效應(yīng)”會(huì)使流過饋線保護(hù)的短路電流變小，從而可能導(dǎo)致饋線保護(hù)拒動(dòng)；而如果DR的PCC位于非故障饋線，則

8、可能導(dǎo)致該饋線保護(hù)誤動(dòng)。為了減少對(duì)配電