分布式电源接入对配电网继电保护影响及改进措施

引言

随着能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视，分布式电源以其清洁、高效、灵活等优点得到了广泛应用。分布式电源主要包括太阳能光伏发电、风力发电、小型水电等，其接入配电网能够提高能源利用效率、减少环境污染，同时增强配电网的供电可靠性。然而，分布式电源的接入改变了传统配电网的单电源辐射状结构，使配电网的故障电流分布发生变化，这给配电网的继电保护带来了新的挑战。因此，研究分布式电源接入对配电网继电保护的影响及改进措施具有重要的现实意义。

1 分布式电源接入对配电网继电保护的影响

1.1 短路电流变化的影响

分布式电源接入配电网后，故障时的短路电流特性发生显著变化。传统配电网通常采用单电源辐射状结构，其故障电流主要由主变电站母线提供，方向固定且易于预测。然而，随着分布式电源的接入，特别是在中低压配电网中的广泛渗透，故障电流的来源不再单一，短路电流的幅值和方向均出现明显改变。当某一馈线发生短路故障时，除主电源外，邻近或下游接入的分布式电源也将向故障点注入短路电流，导致总故障电流增大，可能超过原有继电保护装置的整定阈值，从而引发误动作。分布式电源的输出功率受环境因素影响较大，其短路电流贡献具有不确定性，进一步增加了保护整定的复杂性。更为重要的是，短路电流方向的改变使得传统基于单一方向设定的过电流保护策略失效，在某些情况下甚至引发保护拒动或非选择性跳闸。例如，在分布式电源容量较高的场景下，故障电流的方向可能与原设定方向相反，造成上游保护装置对下游故障反应迟滞，影响故障隔离的时效性和准确性。因此，分布式电源的广泛接入不仅改变了配电网的电流分布特征，也对现有继电保护系统的适应性和可靠性提出了更高的技术要求。

1.2 保护灵敏度和选择性的影响

保护灵敏度与选择性是继电保护系统性能的重要指标，直接影响配电网在故障状态下的响应能力与运行可靠性。灵敏度反映了保护装置对最小故障电流的识别能力，而选择性则确保故障被限定在最小范围内切除，避免非故障区域的不必要停电。随着分布式电源接入配电网，原有辐射状单向潮流分布被打破，短路电流的幅值、方向及分布特征发生显著变化，进而影响保护系统的灵敏度与选择性。一方面，在某些运行方式下，分布式电源可能分流部分故障电流，使得流经主保护装置的电流低于整定值，导致保护无法及时启动，甚至出现拒动现象。这种现象在低电压等级、长线路或高阻抗接地故障中尤为突出。另一方面，分布式电源的存在改变了故障电流路径，造成多个方向同时供电的局面，使传统依赖固定方向判据的保护策略失效。例如，在多点电源并存的情况下，故障电流可能反向流入上级线路，触发非预期区段的保护动作，造成非故障区域误跳闸，破坏原有的保护配合关系。此外，分布式电源输出功率的波动性也增加了保护整定值设置的不确定性，进一步削弱了保护系统的稳定性与可靠性。因此，必须重新评估现有保护配置在含分布式电源条件下的适用性，并引入适应性强、动态响应快的新型保护机制，以保障配电网的安全稳定运行。

2 配电网继电保护改进措施

2.1 自适应保护技术

自适应保护技术是一种基于电力系统实时运行状态和故障特征动态调整保护整定值的智能化保护方法。该技术通过采集配电网中的关键电气量，如短路电流、节点电压、功率流向及频率波动等，结合分布式电源的接入容量、并网位置及其输出特性，构建动态整定模型，实现保护动作参数的在线优化。在含分布式电源的配电网中，由于电源接入方式多样、运行工况复杂，传统的固定整定值难以满足不同场景下的选择性和灵敏性要求。自适应保护技术则能够根据电源出力变化与潮流分布重构，动态调整保护装置的动作阈值与时间延迟，确保故障判别准确且不破坏原有保护配合关系。例如，在分布式电源高渗透运行状态下，当发生近端短路故障时，自适应保护可依据检测到的附加短路电流分量，自动提升动作定值以防止误动；而在低电压穿越或孤岛运行等特殊工况下，则适当降低动作门槛，提高对远端弱馈故障的响应能力。自适应保护还可融合通信技术，借助区域信息共享实现多点协同判断，从而有效应对多电源供电引起的潮流双向流动问题。该技术已在部分智能配电网示范工程中得到应用，显著提升了继电保护系统对分布式电源接入的适应能力与整体运行可靠性。

2.2 分布式电源协调控制策略

分布式电源协调控制策略是指通过对分布式电源的输出功率及其接入方式进行优化调控，以降低其接入对配电网继电保护性能造成的不利影响。该策略的核心在于通过实时调节分布式电源的运行状态，使其与配电网保护特性相协调，从而提升系统的整体稳定性和故障响应能力。在功率控制方面，可采用逆变型分布式电源的电流限制控制技术，在配电网发生短路故障时，迅速限制其输出的短路电流至设定阈值以内，避免因故障电流叠加而导致保护装置误判或动作失配。同时，结合低电压穿越控制策略，在系统电压骤降期间维持分布式电源并网运行，并动态调整其输出功率，有助于维持系统稳定，减少保护动作的不确定性。在接入方式控制方面，合理规划分布式电源的接入位置与容量分布具有重要意义。通过将分布式电源分散接入不同馈线区域，可以有效避免集中式接入引发的潮流反向、故障电流增强等问题，从而减小对原有保护装置的选择性与灵敏度的影响。此外，基于通信的协同控制机制也可集成于协调策略中，利用区域控制器实现多点分布式电源的联动调节，确保在复杂运行工况下维持保护系统的正确配合关系。该类控制策略已在部分高渗透率分布式电源接入的智能配电网中得到验证，能够显著改善保护性能，提升系统的可控性与鲁棒性。

结论

分布式电源的接入给配电网继电保护带来了诸多影响，主要包括短路电流变化、保护灵敏度和选择性降低等问题。为了应对这些影响，需要采取相应的改进措施，如自适应保护技术和分布式电源协调控制策略等。自适应保护技术能够根据电力系统运行状态自动调整保护整定值，提高保护的适应性；分布式电源协调控制策略则可以通过对分布式电源的输出功率和接入方式进行控制，减小分布式电源接入对配电网继电保护的影响。通过合理运用这些改进措施，可以有效提高配电网继电保护的可靠性和有效性，保障配电网的安全稳定运行。

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