跟很多做分布式的朋友聊天，他們往往對供電公司多有微詞。其實(shí)原因很簡單，供電公司在他們的項(xiàng)目并網(wǎng)時(shí)，往往讓他們加裝很多“稀奇古怪”的設(shè)備，這些設(shè)備還有點(diǎn)貴。還有很多公司在做1-2MW的項(xiàng)目時(shí)，往往想法設(shè)法避開10KV并網(wǎng)這個(gè)環(huán)節(jié)，這樣做的原因無非是減少成本。

分布式光伏的引入不僅改變了配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和潮流方向，而且也影響了配電系統(tǒng)保護(hù)的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性與可靠性。且隨著分布式光伏的容量和接入位置的不同，對系統(tǒng)保護(hù)的影響也不同。目前我國配電網(wǎng)電壓等級主要包括35kv和10 kV，且一般10KV饋線都是從35KV至220KV變電站的10KV母線送出，并直接向用戶供電的終端線路，也有小部分10 KV饋線通過其它變電所10KV母線轉(zhuǎn)供其它10 kV終端線路，所以大部分分布式光伏都是通過變壓器接入10 kV配電網(wǎng)中，且接有防止孤島運(yùn)行的相關(guān)保護(hù)。

1.1?分布式光伏系統(tǒng)對10KV線路電流保護(hù)的影響

一般10 kV饋線上的保護(hù)不需要安裝方向元件，只采用傳統(tǒng)三段式電流保護(hù)方案：①瞬時(shí)電流速斷保護(hù)、②定時(shí)限電流速斷保護(hù)和③過電流保護(hù)。并根據(jù)變壓器是否接地設(shè)置零序電流保護(hù)。

三段式電流保護(hù)的動(dòng)作特點(diǎn)如下：①電流速斷保護(hù)按照躲過本線路末端短路時(shí)流過保護(hù)的最大短路電流整定，瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，但不能保護(hù)線路全長;②定時(shí)限電流速斷保護(hù)按照本線路末端故障時(shí)有足夠靈敏度并與相鄰線路的瞬時(shí)電流保護(hù)配合的原則整定，能保護(hù)本線路全長;③過電流保護(hù)按照躲過本線路最大負(fù)荷電流并與相鄰線路過電流保護(hù)配合的原則整定，能保護(hù)本線路及相鄰線路的全長。對于不需要與相鄰線路配合的終端線路，一般采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)加過電流保護(hù)組成的二段式保護(hù)。

一般配電網(wǎng)是放射狀鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)且由單端電源供電，在線路上發(fā)生故障時(shí)，只有系統(tǒng)側(cè)的電源向故障點(diǎn)提供故障電流. 因此配電網(wǎng)中的繼電保護(hù)裝置設(shè)在線路的系統(tǒng)側(cè)，在配電網(wǎng)中接入分布式電源，發(fā)生短路故障時(shí)，配電網(wǎng)中的短路電流分布明顯與不接分布式電源時(shí)不同，這將影響配電網(wǎng)原有繼電保護(hù)配置的正常運(yùn)行。

圖1

如圖1所示，分布式光伏系統(tǒng)接在饋線始端的母線上時(shí)，僅等同于增大了系統(tǒng)側(cè)的容量，因此當(dāng)K1、K2、K3發(fā)生故障時(shí)，分布式系統(tǒng)會(huì)提供注增電流。根據(jù)分布式系統(tǒng)容量大小來考慮其對各個(gè)保護(hù)的影響。

圖2

①如圖2所示，當(dāng)K1處發(fā)生故障，系統(tǒng)提供的短路電流由保護(hù)3動(dòng)作切除，而AB段饋線末端沒有保護(hù)，分布式光伏系統(tǒng)會(huì)向故障點(diǎn)提供反向短路電流，并且向下游負(fù)荷供電形成孤島運(yùn)行。

②當(dāng)K2處發(fā)生故障時(shí)，分布式光伏系統(tǒng)會(huì)對通過下游保護(hù)的短路電流起到助增作用，使得保護(hù)2的電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍延長，降低靈敏度。如果保護(hù)范圍延懈CD段饋線上，有可能使保護(hù)1失去配合，影響保護(hù)的選擇性。同時(shí)分布式光伏系統(tǒng)還會(huì)對通過上游保護(hù)的短路電流起到分流作用，流過保護(hù)3的短路電流會(huì)減小，保護(hù)范圍縮短，有可能使保護(hù)3拒動(dòng)。

③當(dāng)K3處發(fā)生故障時(shí)，分布式光伏系統(tǒng)會(huì)向系統(tǒng)母線提供反向短路電流，假如保護(hù)3沒有方向元件的話，將有可能會(huì)誤動(dòng)。同時(shí)分布式光伏系統(tǒng)還會(huì)增加保護(hù)4流過的短路電流，影響其保護(hù)范圍和靈敏度。

圖3

④如圖3所示，當(dāng)Kl或者K2發(fā)生短路故障時(shí)，分布式光伏系統(tǒng)會(huì)向上游保護(hù)提供反向的短路電流，假如保護(hù)沒有方向元件的話，并可能會(huì)引起這三個(gè)保護(hù)的誤動(dòng)，影響保護(hù)的靈敏度，失去選擇性。

⑤當(dāng)K3處發(fā)生短路故障時(shí)，分布式光伏系統(tǒng)除了在本線路提供的反向電流外，還會(huì)增加相鄰線路的短路電流。保護(hù)1、2、3有可能會(huì)誤動(dòng)，失去選擇性。保護(hù)4流過的故障電流會(huì)增大，有可能會(huì)使保護(hù)范圍延長，與保護(hù)5失去配合，無法保證選擇性。

圖4

⑥城市配電網(wǎng)中有一小部分網(wǎng)絡(luò)采用手拉手的環(huán)狀配網(wǎng)結(jié)構(gòu)以提高供電可靠性。如圖4所示分布式光伏系統(tǒng)通過變壓器接入配線路，原有的雙端電源供電網(wǎng)絡(luò)，變?yōu)槎喽斯╇?，保護(hù)配合和協(xié)調(diào)變得更加復(fù)雜。若K處發(fā)生故障，右側(cè)保護(hù)受系統(tǒng)提供短路電流影響，保護(hù)能夠正常動(dòng)作，左側(cè)保護(hù)受到分布式光伏系統(tǒng)對短路電流的分流影響，使保護(hù)檢測到的故障電流值要小于故障點(diǎn)實(shí)際值，保護(hù)可能會(huì)拒動(dòng)。假如分布式光伏系統(tǒng)沒有孤島保護(hù)的話，會(huì)持續(xù)對短路點(diǎn)輸送電流，有可能使光伏系統(tǒng)損壞。

1.2 對FTU自動(dòng)裝置影響分析

饋線遠(yuǎn)方終端(Feeder Terminal Unit，簡稱FTU)作為饋線自動(dòng)化的核心設(shè)備之一，主要用于配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。它是對環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜和配電負(fù)荷開關(guān)線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，一般安裝10 kV配電饋線上，是饋線自動(dòng)化系統(tǒng)與一次設(shè)備的接口部分。它可以實(shí)時(shí)檢測配電系統(tǒng)管理所需數(shù)據(jù)和運(yùn)行控制數(shù)據(jù)，并與饋線自動(dòng)化主站通信，對配電開關(guān)設(shè)備發(fā)出調(diào)節(jié)控制命令，實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的遙測、遙控、遙信，故障檢測和隔離等功斛251。FTU由以下幾個(gè)部分組成：不間斷供電電源、通信接口終端(通信模塊)、饋線自動(dòng)化控制器(測控模塊)和開關(guān)操作控制電路等。它的控制檢測功能和運(yùn)行的可靠性直接影響?zhàn)伨€自動(dòng)化系統(tǒng)的性能。FTU系統(tǒng)通過檢測開關(guān)狀態(tài)、電能參數(shù)、相間故障、接地故障以及故障時(shí)的電壓電流狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制功能，再經(jīng)過FTU通信與控制實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障診斷識(shí)別、故障定位隔離、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重組和配電網(wǎng)的電壓/無功控制和配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行等功能。FTU主要功能要求主要有下面幾種：

(1)遙信功能。FTu可以采集通信是否正常、柱上開關(guān)位置、貯能完成情況等狀態(tài)，并在短時(shí)間(1秒之內(nèi))完成開關(guān)分/厶操作的反應(yīng)。

(2)遙測功能。FTU可以實(shí)時(shí)檢測負(fù)荷電流、線路的電壓、有功功率、無功功率和開關(guān)狀態(tài)等模擬量。

(3)遙控功能。FTU可以在遠(yuǎn)方命令控制命令下，完成對柱上開關(guān)的跳閘、合閘和啟動(dòng)貯能等動(dòng)作，開關(guān)合/分操作要求在3～5秒內(nèi)完成，并具有返回校驗(yàn)功能。

(4)統(tǒng)計(jì)功能。FTU可以檢測和統(tǒng)計(jì)開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)和時(shí)間。

(5)對時(shí)功能。FTU可以通過與主站的通信，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘一致性。

(6)事故記錄功能。短路故障發(fā)生時(shí)，F(xiàn)TU可以記錄故障前1min的平均負(fù)荷電流和事故時(shí)最大故障電流。

(7)自檢和自恢復(fù)功能。當(dāng)設(shè)備自身發(fā)生故障時(shí)，F(xiàn)TU可以及時(shí)告警。當(dāng)受到干擾造成死機(jī)時(shí)，可以自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

(8)遠(yuǎn)方控制和手動(dòng)操作功能。在開關(guān)和線路檢修時(shí)，F(xiàn)TU可以通過遠(yuǎn)方控制實(shí)現(xiàn)閉鎖，也可以進(jìn)行開關(guān)手動(dòng)分/合操作，以保障操作的安全性，避免人身事故。

(9)遠(yuǎn)程通信功能。FTU可以收集下級子站的數(shù)據(jù)，并向上級主站傳輸。

FTU的故障診斷方法是建立在單端供電方式下的，依靠檢測故障電流的大小來判斷是否發(fā)生故障，依靠檢測下級線路電壓電流是否為0判斷故障位置。

分布式系統(tǒng)對環(huán)網(wǎng)FTU的影響主要為：一是改變故障點(diǎn)的電流大小，使得FTU控制開關(guān)的靈敏度發(fā)生變化;二是使得某些線路變?yōu)殡p電源供電網(wǎng)絡(luò)，無法實(shí)現(xiàn)故障定位。

圖5

如圖5所示，分布式系統(tǒng)同系統(tǒng)電源處于同一端。當(dāng)環(huán)網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，分布式系統(tǒng)會(huì)對短路點(diǎn)注入故障電流，使得FTU檢測到的故障電流增加，靈敏度升高，有可能使開關(guān)誤動(dòng)。這種情況下接入分布式系統(tǒng)僅相當(dāng)于增大系統(tǒng)側(cè)容量，對FTU控制開關(guān)的靈敏度有影響，而對于故障點(diǎn)定位沒有影響。

圖6

如圖6所示，分布式系統(tǒng)同系統(tǒng)電源處于異端。當(dāng)環(huán)網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，分布式系統(tǒng)會(huì)對短路點(diǎn)提供反向故障電流，假如FTU的檢測沒有方向性的話，故障點(diǎn)的電流會(huì)增加。對于故障點(diǎn)至系統(tǒng)的線路，F(xiàn)TU檢測的電流值和未加入分布式系統(tǒng)時(shí)一樣;而對于故障點(diǎn)至分布式系統(tǒng)的線路，F(xiàn)TU檢測的電流會(huì)根據(jù)分布式系統(tǒng)容量的變化而改變，影響FTU控制開關(guān)的靈敏度。分布式系統(tǒng)的接入使得環(huán)網(wǎng)變?yōu)殡p端供電網(wǎng)絡(luò)，無法實(shí)現(xiàn)故障定位。

圖7

如圖7所示，分布式系統(tǒng)接入環(huán)網(wǎng)線路中間。假如分布式系統(tǒng)至環(huán)網(wǎng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，分布式系統(tǒng)會(huì)對故障點(diǎn)提供反向電流，影響FTU判別靈敏度，并且使得FTU失去故障點(diǎn)定位能力，與分布式系統(tǒng)同系統(tǒng)電源處于異端情況相似。假如分布式系統(tǒng)至末端線路發(fā)生故障時(shí)，分布式系統(tǒng)會(huì)向故障點(diǎn)提供短路電流，影響FTU判別靈敏度，與分布式系統(tǒng)同系統(tǒng)電源處于同端情況相似。

以上內(nèi)容分析了分布式系統(tǒng)對10KV線路的繼電保護(hù)裝置的影響。目前分布式系統(tǒng)占比不大，分布式系統(tǒng)對傳統(tǒng)線路故障的影響還不算很大，但可以預(yù)見在短短的2-3年后，隨著市場的爆發(fā)，這種影響會(huì)明顯的發(fā)生。需要光伏從業(yè)者，遵守電力行業(yè)的規(guī)定并積極配合，從而使行業(yè)良性發(fā)展。

【1】 劉玉方，新能源發(fā)電與分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響：南京，東南大學(xué)，2006

【2】 胡成志，盧繼平，胡利華，分布式電源對配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的分析，重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29(8)：36-39

【3】 賀家李，宋從矩，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理，北京：中國電力出版社，2004.258～275

【4】 梁有偉，胡志堅(jiān)，陳允平，分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究綜述，電網(wǎng)技術(shù)，2003，27(12)：71-75

文章來源：古瑞瓦特 張喆