论述分布式发电系统继电保护技术

论述分布式发电系统继电保护技术

(1.国网新疆电力公司伊犁供电公司新疆伊犁835000;2.国网新疆电力公司奎屯供电公司新疆奎屯833200;

3.国网新疆电力公司奎屯供电公司新疆奎屯833200;4.国网新疆电力公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830011;

5.国网新疆电力公司奎屯供电公司新疆奎屯833200)

摘要:随着我国科学技术的日益发展,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都得到了大幅度的提升,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,还可以有效的降低配电的容量压力,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

引言

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,收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行并入运行后,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。

1.分布式发电的定义及其优势

1.1分布式发电的定义

分布式发电(DG)一般都是指以内燃机、燃料电池、燃气汽轮机和微型燃气汽轮机、小水电、光伏发电、风能、太阳能等各种原材料为发电形式,也包含垃圾、生物质能等物质发电。分布式发电的应用主要是依靠用户自行安装的中小型发电装置,不仅可以脱离公共电网为用户供电,也可以介入公共电网。一般情况下配电网为简单的辐射状,DG的接入会对配电网的故障电流大小、持续时间、持续方向等产生影响,会使配电网变成双电源或者是多电源,由于配电网潮流的不确定性会给继电保护的运行管理带来一定的影响,在继电保护装置中可能会造成误动或者是拒动的现象,所以需要对分布式发电对配电系统继电保护的影响进行一定的研究并解决问题。

1.2分布式发电的优势

分布式发电应用为配电系统运行带来的优势主要有几点:第一,使用分布式发电不需要使用建设单独的配电站,所以也不需要使用长距离的输电线路,站在这个角度来看,使用分布式发电的建设成本较低,而且能够有效的避免运行后增加配电成本,还能够降低输电损耗。第二,分布式发电可以弥补电网的不稳定性,尤其是当电力系统发生故障的时候,可以使用分布式发电进行紧急供电,有效防止供电事故。第三,分布式供电具有环保性,它的能源使用率比电网使用率要高,传统的能源发电系统的发电率在40%左右,而分布式发电的发电率达到65%以上,除此之外,它主要是利用各种自然原材料如风能、太阳能等进行发电,对实现资源再利用和清洁能源提供了可能性。第四,分布式发电还可以用于冷热电联产,它除了发电,还能够实现与供冷供热的三者合一,使用户可以有效实现资源利用。

2.分布式发电系统给继电保护技术带来的不良影响

2.1保护柜

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电路保护电流值,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。

2.2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,反向电流所在的线路会出现自动跳闸的现象。

2.3故障水平变化

分布式电源的并入,不仅可以降低故障电流,还可以扩大故障电流。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的波动情况,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。

2.4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。

2.5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线的情况。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的调节,使其满足需求标准,必须将一系列附属设施施加于周边线路上,这将会在很大程度上扩大分布式电源的并入资金成本。

3.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即为孤岛现象。当电网存在孤岛现象,将会诱发一系列后果,比如,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,挡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,在重合闸做出反应前,应确保分布式电源不再向电网传输电能,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种,大致可以分为两个种类,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,由此系统是否存在孤岛现象进行判断。

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,一旦系统出现孤岛现象,干扰信号所具备的能效便会立即凸显。现阶段,备受关注的检测方法有两种,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,继而促使其按照一定的规格生产无功电流检测系统是否存在孤岛现象,但是,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,通过监测系统阻抗,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。

4.分布式发电系统继电保护技术的发展趋势

分布式发电系统继电保护技术的发展趋势可以划分为五点:一是,基于良好客观环境的支持,调整电网所有的电路保护;二是,将故障限流器作为重点研究对象,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;四是,对电网、分布式发电二者进行深入研究,并结合分布式发电特点,设定具有针对性的保护方案;五是,基于相关理论指导,以全方面、多方位的视角研讨孤岛效应。

结束语

在电网发展过程中,分布式发电在电力市场中将会使用的越来越频繁和常见,在研究中要注意结合电力实际,实现灵活、稳定、节能的综合电网。

参考文献:

[1]王丽君,侯营.分布式发电配电系统的继电保护配置方案研究【J】.沈阳工程学院学报:自然科学版,2012(2).

[2]田佳.分布式发电对配电继电保护影响及对策【D】.山东大学,2010.

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