分布式發(fā)電對配電網(wǎng)繼電保護的研究目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第一章緒論 11.1課題的背景和意義 11.2分布式電源的研究現(xiàn)狀 21.3本文研究的主要內(nèi)容 3第二章分布式發(fā)電的介紹及分類 42.1分布式發(fā)電的概念 42.2分布式發(fā)電技術簡介 52.2.1小水電 52.2.2風力發(fā)電 52.2.3太陽能發(fā)電 62.2.4生物質能發(fā)電 62.3分布式發(fā)電的分類 72.4分布式發(fā)電的運行方式 7第三章分布式發(fā)電對繼電保護的影響 93.1配電網(wǎng)結構及保護的配置 93.2分布式發(fā)電對電流三段式保護的影響 103.2.1在線路末端并入DG 103.2.2在線路中間位置并入DG 113.2.3總結 123.3DG對反時限過電流保護的影響 133.3.1在線路末端并入DG 133.3.2在線路中間位置并入DG 133.3.3總結 153.4DG對自動重合閘的影響 153.5孤島效應及反孤島效應 163.5.1孤島效應簡介 163.5.2反孤島效應的策略 17結論 18參考文獻 20第一章緒論1.1課題的背景和意義當今社會中，因為化石能源的消耗量不斷變大而導致的全球氣候急速上升等問題的出現(xiàn)，人們利用可再生能源發(fā)展和投資成為一個重要的發(fā)展方向。利用可再生能源發(fā)電得到快速的發(fā)展。世界上許多的電力和能源專家認為電力技術的發(fā)展應與分布式發(fā)電技術相結合，這種發(fā)電方式的結合不僅可以節(jié)省投資而且可以降低能源損耗而提高電力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和靈活性，這種發(fā)電方式被稱為是21世紀電力能源發(fā)展的主要方向。在國際社會上，分布式發(fā)電被稱作是改變電力能源發(fā)展的一場革命。電能是不能儲存的，它只能通過輸配電網(wǎng)絡輸送和分配給用戶。為了使資源得到最優(yōu)化配置，一些小的局部電網(wǎng)互聯(lián)逐漸成為目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)所采用的一般形式，即采用以集中發(fā)電和遠距離輸電為主的傳統(tǒng)大電網(wǎng)形式。這種集中式大電網(wǎng)容量大并且穩(wěn)定性強，目前世界上有90%的電力負荷都是通過這種大電網(wǎng)進行供電的。但是隨著人們對電能質量以及供電可靠性提出的更高要求，大電網(wǎng)自身存在的缺陷也逐漸顯露出來。其中很重要的一點就是，大電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)中只要發(fā)生任何故障就會導致整個電網(wǎng)產(chǎn)生一系列的影響并且嚴重時會發(fā)生大面積的停電甚至整個電網(wǎng)的崩潰，造成不能挽救的后果，類似這樣的事故經(jīng)常性發(fā)生。比如，發(fā)生在2003年著名的美加“8.14”大停電事故就是因為輸電線路走廊內(nèi)的樹木沒有得到及時清理，從而造成其中一條高壓線路因此被切，由此引發(fā)連鎖反應，導致美國八個州和加拿大的安大略省電力供應中斷。除此之外，大電網(wǎng)投資和維護方面的費用也很高，而且它不能有效地跟蹤電力負荷地變化，故需要修建一些調(diào)節(jié)負荷變化的電站這方面的花費也是巨大的，利用率也不高?？偟膩碚f，大電網(wǎng)的經(jīng)濟性是比較低的。尤其像我國，國土面積遼闊，而且不同地方經(jīng)濟發(fā)展很不平衡，要想在廣大經(jīng)濟欠發(fā)達的農(nóng)村地區(qū)，特別是一些偏遠地區(qū)和農(nóng)牧地區(qū)形成具有一定規(guī)模的強大集中式大電網(wǎng)，在經(jīng)濟發(fā)面就需要有更多的投入。為了進一步提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和彌補大電網(wǎng)所存在的缺陷而在大電網(wǎng)中引入分布式發(fā)電技術。將許多的分布式電源接入到電網(wǎng)的配電系統(tǒng)中對分布式發(fā)電技術的發(fā)展很重要，因此對配電系統(tǒng)的保護提出了新的要求。許多分布式電源的接入會使得電力系統(tǒng)在潮流計算和故障時短路電流計算方面發(fā)生變化，這會讓以前的配電網(wǎng)保護方案不再適用新技術下的要求。所以為了適應新技術而使得保護可以正確動作，就必須研究出新的保護方案，來避免當傳統(tǒng)保護接入分布式電源后造成的影響，為分布式發(fā)電技術大力發(fā)展打好基礎。1.2分布式電源的研究現(xiàn)狀電網(wǎng)中并入不同容量的分布式電源對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響是不同的，在工程應用中，將分布式電源分為三種類型：當分布式電源容量小于100KW時為小型分布式電源，當分布式電源的容量為100KW-1MW時為中型分布式電源，而當分布式電源的容量在1MW以上時為大型分布式電源。分布式電源主要通過清潔能源進行電力的工業(yè)供應，不僅具有良好的經(jīng)濟性和環(huán)保性，而且能夠提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，還可以減小電力輸送過程中的損耗，提高電力能源的利用效率。因此，在我國對太陽能發(fā)電和風能發(fā)電技術的支持下，分布式發(fā)電主要是利用風能、太陽能和生物質能等可再生能源。主要是分布在用戶附近，一般情況下與配電網(wǎng)并聯(lián)，并且容量比較小。所以分布式電源具有如下特點。1.經(jīng)濟性許多分布式電源并入到配電網(wǎng)中可以減少大電網(wǎng)與高壓線路的建設從而節(jié)約了電網(wǎng)的經(jīng)濟投資，并且分布式電源一般分布在用戶端，這樣可以減少電能輸送過程中的能量損耗。2.可靠性分布式電源的接入使原有的單電源供電系統(tǒng)變?yōu)槎嚯娫垂╇娤到y(tǒng)并且使得供電可靠性有所提高。當配電網(wǎng)發(fā)生故障將系統(tǒng)電源切除以后，將會形成孤島運行繼續(xù)向系統(tǒng)的重要負荷供電，這樣就提高了供電系統(tǒng)的電能質量和可靠性。3.調(diào)峰作用夏季和冬季為用電的高峰期，分布式電源并入到配電系統(tǒng)中可以起到調(diào)節(jié)電力負荷的作用。夏季光照比較充足，通過太陽能發(fā)電可以緩解用電高峰。將天然氣作為主要燃料的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)可以把夏季制冷和冬季供熱的問題解決，同時還可以向電網(wǎng)輸送能量，對電網(wǎng)起到削峰填谷的作用。4.環(huán)保性分布式發(fā)電技術的引入可以減少由于火力發(fā)電產(chǎn)生的有害氣體，而且分布式電源講究就近原則，很大程度的減少了高壓遠距離電力線路的建設，同時相應的減少電力線路建設所需的土地。分布式發(fā)電技術發(fā)展最早的國家是美國，自美國從二十世紀七十年代開始發(fā)展分布式發(fā)電技術以來，分布式能源站在美國已經(jīng)存在6000多座，美國的好多大學也采用了分布式能源站，數(shù)量達到了200多個。分布式發(fā)電技術在美國發(fā)展迅速，銷售額已經(jīng)達到了10億多美元，并且美國為全國各地提供商用分布式發(fā)電設備。美國在2001年通過了“關于分布式電源與電力系統(tǒng)互聯(lián)的標準草案”，與此同時分布式發(fā)電并網(wǎng)運行和向電網(wǎng)售電的相關法規(guī)也相繼出臺，根據(jù)美國研究預計，分布式能源在未來20年將會占新增發(fā)電容量的20%左右，美國能源部針對分布式發(fā)電也制定了相關的發(fā)展計劃。分布式能源系統(tǒng)在日本應用較早，并且日本也對于分布式發(fā)電與大電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)很看重，主要是因為日本可利用的能源短缺。并且日本還研制出了好多性能不錯的分布式發(fā)電設備與產(chǎn)品，如各種的太陽能電池和燃料電池，尤其是太陽能電池組的生產(chǎn)在2004年占到世界50%。我國也在分布式技術方面開展了許多的工作，在我國根據(jù)相關權威機構的預測，在考慮環(huán)保的情況下，到了2050年，我國的清潔能源比例將會占到我國全部能源的30%左右，成為了我國能源供應重要的一個分支。所以研究分布式發(fā)電設備并且將其與大電網(wǎng)進行互聯(lián)，成為了我國電力工業(yè)重要發(fā)展方向。而且各種小型分布式發(fā)電設備共同發(fā)電成為目前電力負荷供電的主要方式。因此，為了利用分布式發(fā)電技術來提高能源利用效率和解決能源短缺的相關問題，必須將分布式發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后在保護和潮流等相關方面的影響作為首要的目標，以此來保證能夠安全的并入到電網(wǎng)中。1.3本文研究的主要內(nèi)容針對分布式電源并入配電網(wǎng)后對現(xiàn)有保護的影響，本論文旨在分析帶來了哪些問題，并提出解決法案，為分布式電源的并網(wǎng)運行提供技術支持。具體包括以下幾部分內(nèi)容：1.介紹分布式發(fā)電的概念、分類及并網(wǎng)方式；2.分析分布式發(fā)電對現(xiàn)有的電流保護技術、反時限電流保護和自動重合閘的影響；3.討論分布式發(fā)電的孤島效應和反孤島效應問題；第二章分布式發(fā)電的介紹及分類當今社會電力的能源供應主要來自煤、石油和天然氣等化石能源。目前，中國和美國主要通過火力發(fā)電進行電力的供應，火力發(fā)電量分別占兩國發(fā)電總量的75%和50%。但是化石能源是不可再生的，不能夠滿足人們的長期供應，而且化石能源燃燒會產(chǎn)生大量的有害氣體，對人民們的生活和環(huán)境會產(chǎn)生重大的危害，其中以二氧化碳的影響最大，它會導致全球氣溫的上升。并且隨著化石能源儲存量的減少，化石能源的價格也在不斷地上升，因此許多國家已經(jīng)開始考慮本國能源未來的安全問題。與此同時，為了解決由于化石能源的燃燒導致的全球氣候變暖問題，世界上各工業(yè)大國達成節(jié)能減排的偉大共識，都開始著手調(diào)整各國的能源結構。在這樣的背景下，投資和發(fā)展可再生能源成為世界各國應對能源問題主要方式，海上的風能和陸地上的太陽能成為發(fā)展的主要方向。但是由于這些能源分布較為分散和密度比較小，所以需要容量小并且可以分散布置的發(fā)電技術對其進行加以開發(fā)，我們把這種發(fā)電技術稱為分布式發(fā)電，簡稱DG。圖2.1分布式發(fā)電系統(tǒng)的組成2.1分布式發(fā)電的概念為了適應電力用戶的需要和使得現(xiàn)在配電網(wǎng)可以更加具有經(jīng)濟性，將許多的分布式發(fā)電裝置并入到用電用戶的附近或在小型工廠的附近來進行電力的供應和滿足電力負荷的要求，這些小型電源的功率一般都比較小且大都是進行獨立運行，分布式發(fā)電的方式與傳統(tǒng)的大電網(wǎng)運行方式是不同的，它是一種全新的供電模式。2.2分布式發(fā)電技術簡介2.2.1小水電容量不超過50MW的小型水電站是小水電。小水電主要是通過與大電網(wǎng)并聯(lián)發(fā)電以滿足當?shù)赜秒娦枨笠约罢{(diào)整電力負荷的變化，被認為是分布式發(fā)電的一種重要的發(fā)電形式。它不僅對環(huán)境的影響比較小，而且經(jīng)濟效益高，可以及時對電力負荷進行調(diào)整，所以小水電比較適用于一些小城鎮(zhèn)和偏遠地區(qū)的用電需求，主要的不足之處是受季節(jié)的影響比較大。當前我國已裝機的小水電容量已經(jīng)達到了3000萬千瓦，位列世界第一位，到了2020年預計可以達到8000萬千瓦左右。2.2.2風力發(fā)電分能是大自然中儲量豐富的可再生能源，然而風力發(fā)電技術是將現(xiàn)有的風能通過發(fā)電設備先轉化為機械能再轉化為電能的過程。在風力的作用下風力機發(fā)生旋轉，然后經(jīng)過加速裝置加速，最后帶動發(fā)電機組進行發(fā)電?，F(xiàn)在的大部分風力機都采用直接驅動的方式進行發(fā)電，這樣可以有效地減少風力機組的維護。風力發(fā)電機組有兩種運行方式，分別為定速和變速。兩者的不同主要是：定速風力發(fā)電機組的旋轉速度是恒定不變的，而變速風力發(fā)電機組的速度會隨著風力的大小發(fā)生相應的變化。針對不同的運行方式風力發(fā)電機就有同步電機和感應電機兩種類型。風力發(fā)電技術具有清潔無污染的特點，但是與火力發(fā)電技術相比風力發(fā)電的運行和維護成本比較高，但是由于化石能源的短缺，風力發(fā)電技術發(fā)展還是比較快的。近年來，風力發(fā)電占比與火力發(fā)電占比相近。圖2.2直接并網(wǎng)風力發(fā)電機2.2.3太陽能發(fā)電太陽在內(nèi)部發(fā)生核聚變反應而產(chǎn)生大量的能量向空間進行輻射，這種能量被稱為太陽能。而且這種核聚變會持續(xù)幾十億到上百億年的時間，所以太陽能是一種取之不盡用之不竭的可再生能源。太陽能到達地球上的功率大約是80萬億千瓦左右，也就是說，與每秒鐘燃燒500萬噸的煤所產(chǎn)生的能量相同。太陽能的分布非常廣泛，而且儲量非常的豐富，被公認為最為理想的替代能源。1.太陽能光伏發(fā)電太陽能光伏發(fā)電被稱為PV發(fā)電，它是通過光電池的光電效應將太陽能轉化為電能的一種發(fā)電形式。光伏發(fā)電有許多的優(yōu)點，例如光伏發(fā)電沒有地域的限制而且清潔無污染和維護簡單安全可靠，但是光伏發(fā)電的投資大并且運行成本高。光伏發(fā)電從前主要用于遠距離的偏遠地區(qū)的供電。然而，隨著化石能源的短缺以及光伏發(fā)電成本的降低，光伏發(fā)電引起了人們的重視，于是光伏發(fā)電也開始并入電網(wǎng)中加以利用。而且光伏發(fā)電系統(tǒng)受地域的影響較小，還可以直接并入到低壓電網(wǎng)中去，所以太陽能光伏發(fā)電具有很好的發(fā)展前景。圖2.3光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)結構圖2.太陽能熱發(fā)電現(xiàn)在所使用的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要是通過將液體加熱產(chǎn)生蒸汽然后通過蒸汽推動汽輪發(fā)電機組轉動進行發(fā)電。這種發(fā)電方式具有直接和間接兩種類型。直接熱力循環(huán)系統(tǒng)主要是利用凝汽式發(fā)電機組的集熱器產(chǎn)生蒸汽直接進入到汽輪機中進行發(fā)電，然后通過冷凝系統(tǒng)降溫形成水通過水泵將水送入到集熱器中變?yōu)樗魵庋h(huán)利用。間接熱力循環(huán)系統(tǒng)是利用沸點高于水的熔鹽或液態(tài)鈉，通過熱交換加熱輔助系統(tǒng)內(nèi)的介質，產(chǎn)生蒸汽驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。2.2.4生物質能發(fā)電太陽能通過以化學能的形式儲存在生物質中所形成的能量被稱為生物質能。它主要是以生物質為主體，直接或間接的利用光合作用進行能量的轉化。生物質能發(fā)電是通過原有的生物原料通過一定的形式轉化為可以利用的能源，最后將可利用能源再轉化為電能的一種發(fā)電形式。直接將生物質進行燃燒產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽推動汽輪機發(fā)電的發(fā)電形式為生物質燃燒發(fā)電。通過將氧氣、水蒸氣和氫氣等汽化劑加入到生物質原料中發(fā)生熱化學反應推動發(fā)電設備轉動發(fā)電的形式為生物質汽化發(fā)電。生物質汽化發(fā)電適用于生物質燃料分散性大、燃氣設備安裝空間小的發(fā)電場所，它被認為是生物質發(fā)電形式中最為有效和清潔的發(fā)電方式。2.3分布式發(fā)電的分類DG在不同的研究領域具有不同的分類。一般情況下是根據(jù)所采用技術的類型以及所使用一次能源的不同和在電力系統(tǒng)中接口技術的不同進行分類的。根據(jù)所使用技術類型的不同DG可分為水力發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電和燃氣輪機發(fā)電等；當分布式發(fā)電接入到電力系統(tǒng)后，因為所采用的并網(wǎng)方式和技術類型的不同，分布式發(fā)電所發(fā)電有工頻交流電、工頻直流電和高頻直流電的區(qū)別。當DG連入到電力系統(tǒng)時有兩種方式，分別為直接并入電力系統(tǒng)和通過逆變器并入電力系統(tǒng)。兩種方式都可以采用的風力發(fā)電機有同步發(fā)電機、異步發(fā)電機和雙饋發(fā)電機的區(qū)別。目前，我國所采用的風力發(fā)電廠主要以異步發(fā)電機和雙饋機為主，然后經(jīng)過變速裝置和升壓變電站并入電力系統(tǒng)中。2.4分布式發(fā)電的運行方式 根據(jù)電力網(wǎng)絡所需的不同，分布式發(fā)電具有三種運行方式，分別為獨立運行、作為備用電源運行和與大電網(wǎng)進行并網(wǎng)運行。獨立運行方式主要應用于偏遠地區(qū)和連接大電網(wǎng)成本高的一些地區(qū)，在這些地區(qū)分布式發(fā)電采用獨立電源供電的方式。分布式發(fā)電作為備用電源使用主要是因為一些機構或工廠突然停電會導致很大的經(jīng)濟損失和生命及財產(chǎn)安全，采用備用方式可以有效地避免。在其他情況下，由于分布式發(fā)電采用可再生能源進行電力供應受季節(jié)的影響比較大，所以將分布式發(fā)電并入到配電網(wǎng)中來調(diào)節(jié)電力負荷的變化。表2.1分布式發(fā)電并網(wǎng)方式技術類型輸出并網(wǎng)方式水力發(fā)電AC直接并網(wǎng)太陽能熱發(fā)電AC直接并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電DC逆變器并網(wǎng)生物質能發(fā)電AC直接并網(wǎng)地熱發(fā)電AC直接并網(wǎng)潮汐發(fā)電AC直接并網(wǎng)風力發(fā)電ACDC直接并網(wǎng)/逆變器并網(wǎng)燃料電池DC逆變器并網(wǎng)第三章分布式發(fā)電對繼電保護的影響3.1配電網(wǎng)結構及保護的配置因為傳統(tǒng)的配電網(wǎng)基本上采用的都是單電源輻射網(wǎng)絡，所對其配置的保護都比較簡單?，F(xiàn)在國內(nèi)所用的保護方案主要有兩種類型：1.三段式電流保護。當線路發(fā)生短路故障時，瞬時電流速斷保護瞬間切斷故障線路，它的整定是躲過本線路末端最大短路電流，但是一段保護不能保護本線路的全長。而定時限電流速斷保護可以保護本線路的全長，在保護配置上與下一級線路的瞬時電流速斷保護相配合，但具有動作延時。過電流保護不僅可以對本線路的全長進行保護，還可以保護下一級線路的全部長度，其保護在配置上主要是躲過本線路末端的最大負荷電流并與下一級線路的定時限電流速斷保護相配合。還有就是有些不與下一級線路配合進行保護的其他線路，保護的整定主要是按照本線路末端具有足夠的靈敏度，這種保護可以保護整個線路。2.反時限的過電流保護的原理是線路發(fā)生短路故障，故障電流越大，保護的動作時限就相應的越短，它是一種保護動作時限與短路電流大小相關的保護。所以保護距離故障點的距離短時保護的動作時限就短，而當保護距故障點的距離大時，保護的故障電流就小。不僅如此，反時限過電流保護還能滿足保護所需的選擇性和速動性，在現(xiàn)代配電網(wǎng)的保護方案中應用比較廣泛。然而根據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計，配電網(wǎng)所發(fā)生的電力故障主要以瞬時性故障為主，所以對于不是全電纜線路，不管采用哪種保護方案保護都應該安裝三相一次重合閘來保證線路發(fā)生瞬時性故障時及時恢復供電，避免長時間的停電。如下圖3.1所示，裝置R1-R3為三段式電流保護的斷路器，F(xiàn)1-F6為線路的熔斷器。圖3.110KV配電網(wǎng)絡3.2分布式發(fā)電對電流三段式保護的影響三段式電流保護可以快速的切除線路故障，符合保護的快速性和可靠性，在現(xiàn)在的配電網(wǎng)中應用較多，但是三段式電流保護受到電網(wǎng)接線方式和運行方式的影響比較大。當DG并入到配電網(wǎng)后，電力系統(tǒng)的潮流分布會發(fā)生變化，并且發(fā)生故障后短路電流的大小和流向也會變化。因此，分布式發(fā)電裝置接入到配電網(wǎng)的位置不同，對配電網(wǎng)相關參數(shù)的影響也有所不同，下面重點討論三段式電流保護中不同位置并入DG對其的影響。3.2.1在線路末端并入DG如圖3.2所示，在線路末端并入DG。圖3.2線路末端并入DG由圖3.2可知，當DG并入后，系統(tǒng)S與DG之間的線路由原有的單電源輻射網(wǎng)絡變?yōu)殡p電源供電，其它的線路仍為單電源供電。此時系統(tǒng)中發(fā)生短路的位置不同，DG對系統(tǒng)的影響也有所不同，具體的分析如下:1.DG下游F1點發(fā)生短路故障當線路F1點發(fā)生短路后，線路中P3、P4的保護感受不到短路電流影響，所以其動作行為不會有變化。但是系統(tǒng)S與DG之間的線路由于變?yōu)榱穗p電源供電，所以故障點F1會感受到系統(tǒng)S和DG提供的共同電流，但是P1、P2的短路電流仍然由系統(tǒng)S提供，所以P1、P2不會受到影響，其保護的動作不會受到DG并入的影響，此時，P2可以安全可靠的切除故障。2.DG上游F2點發(fā)生短路故障當線路F2點發(fā)生故障后，系統(tǒng)線路P3、P4點的短路電流也只由系統(tǒng)S提供，所以保護P3、P4仍然不受DG并入的影響，可以正確的動作。但是由于系統(tǒng)S與DG之間的線路為雙電源供電線路，流過故障點的電流由兩者提供，但是P1點的短路電流僅由系統(tǒng)S提供，所以保護P1不會受到影響，可以可靠的動作切除故障。而P2會感受到系統(tǒng)S和DG共同提供的電流，此時如果DG所提供的電流足夠大，P2感受到短路電流而正確動作而形成孤島，但是孤島的形成會對設備和系統(tǒng)造成很大的危害，所以應該盡量避免孤島運行。3.同一母線的其他饋線F3點發(fā)生短路故障當F3點發(fā)生短路故障時，F(xiàn)3點所在線路的短路電流由系統(tǒng)S和DG共同提供，此時P3會感受到短路電流而正確動作切除故障線路。而P1、P2也能感受到短路電流，但是由于保護P2的動作時限和動作值都比P1小，所以當DG的容量過大時會誤動切除本線路而形成電力孤島，但是為了避免電力孤島的影響，DG應該及時與系統(tǒng)解列。4.同一母線的其他饋線F4點發(fā)生短路故障當F4點發(fā)生短路故障后，其分析與F3點發(fā)生短路故障時基本相同，最為理想的情況就是由保護P4快速的切除故障。但是存在兩種情況，一是當DG的容量過大時，P2會誤動而形成電力孤島，此時DG應該及時自動解列避免孤島運行。二是DG容量比較小，提供的短路電流不能使P2動作，但是流過P3的電流由系統(tǒng)S和DG提供，而使得P3不能躲過F4點短路時的電流提前動作，使得保護不具有選擇性。所以DG容量的選擇很重要。3.2.2在線路中間位置并入DG如圖3.3所示，在中間位置并入DG.圖3.3線路中間位置并入DG由圖3.3可知，當DG并入后，系統(tǒng)S與DG之間的線路由原有的單電源輻射網(wǎng)絡變?yōu)殡p電源供電，別的線路仍為單電源供電。此時系統(tǒng)中發(fā)生短路的位置不同，DG對系統(tǒng)的影響也有所不同，具體的分析如下:1.DG下游F1點發(fā)生短路故障當F1點發(fā)生短路故障后，因為保護裝置P3、P4不會受到短路電流的影響，所以P3、P4可以正確動作。但是保護裝置P2所感受到的故障電流不僅由系統(tǒng)S提供而且也由DG提供，此時它可以正確的切除故障線路。而流過保護裝置P1的短路電流與并入DG前相比有所減小，會使得P1的靈敏度有所減小。2.DG上游F2點發(fā)生短路故障當F2點發(fā)生短路故障后，因為保護裝置P3、P4不會受到短路電流的影響，所以P3、P4能夠可靠的動作。而此時保護裝置P1流過的故障電流只由系統(tǒng)S提供，而且電流相比較并入DG前有所降低，而且保護P1的靈敏度也會相應的減小，情況不好時會拒動。所以并入系統(tǒng)的DG容量該有所限制。3.同一母線的其他饋線F3點發(fā)生短路故障 在F3點發(fā)生短路故障后,保護裝置P2將感受不到故障電流，P2的保護不會受到任何影響。而保護裝置P3的短路電流由系統(tǒng)S和DG提供的電流組成，保護裝置P3可以正確的動作切除故障線路。保護裝置P1會感受到DG提供的短路電流，如果DG并入的容量較大時會誤動而把本線路切除，這時DG應系統(tǒng)發(fā)生解列。4.同一母線的其他饋線F4點發(fā)生短路故障在F4點發(fā)生短路故障后，保護裝置P2將感受不到故障電流，P2的保護不會受到任何影響。而裝置P4的短路電流由系統(tǒng)S和DG共同提供，保護裝置P4可以正確的動作切除故障線路。保護裝置P1會感受到DG提供的短路電流，如果DG并入的容量較大時會誤動而把本線路切除，這時DG應系統(tǒng)發(fā)生解列。而此時流過P3的短路電流也由系統(tǒng)S和DG提供，這時當F4點發(fā)生短路故障時，保護P3流過的電流會有所增加而使得保護P3發(fā)生誤動，使故障線路失去保護的選擇性。3.2.3總結由以上分析可知，將DG并入到配電網(wǎng)會對電流的三段式保護有下列影響：1.當并入配電網(wǎng)的DG容量過大時會使得保護發(fā)生誤動，使得線路的保護失去選擇性而將短路故障的影響范圍擴大。2.可能會使得保護的靈敏度有所降低，情況比較嚴重時會發(fā)生拒動，讓電力系統(tǒng)遭受更大的影響。與此同時可以發(fā)現(xiàn)，DG并入到配電網(wǎng)的容量和位置不同會使得三段式電流保護產(chǎn)生不同的影響，并且并入到配電網(wǎng)DG的容量應當適當。在并入到配電網(wǎng)DG容量相同的情況下，在線路末端并入DG對保護的影響最小。而當并入的DG容量過大時可以先校驗保護的靈敏度以及定值，有時還可以加入方向元件來讓保護具有方向性。3.3DG對反時限過電流保護的影響故障線路中的電流大小不同會使得保護的動作時限不同的保護為反時限過電流保護。相比于三段式電流保護反時限過電流保護只需要一個繼電器就可以，不僅如此，在電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，故障被切除的時間都比較短，所以反時限過電流保護在配電網(wǎng)保護中應用也比較廣泛。并入反時限過電流保護的DG位置不同對電網(wǎng)的影響不同，具體的分析如下：3.3.1在線路末端并入DG如圖3.4所示，在線路末端并入DG。圖3.4線路末端并入DG如圖3.4所示，當系統(tǒng)中并入DG后電網(wǎng)由原有的單電源網(wǎng)絡變?yōu)閮啥斯╇娋W(wǎng)絡，并且當短路發(fā)生的位置不同，并入DG就會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響，分析如下列：1.在L1線路發(fā)生短路故障后，由于保護P1只由系統(tǒng)S提供，與并入DG以前是相同的，所以它的動作不會受到任何影響。而保護P2和P3會受到DG的影響，至于P2和P3是否會動作與并入DG的容量大小有關，但是為了不讓系統(tǒng)孤島運行，系統(tǒng)都應該與DG立即解列。2.在L2線路發(fā)生短路故障后，由于保護P1和P2只由系統(tǒng)S提供，與并入DG以前是相同的，所以它的動作不會受到任何影響。并且P2可以正確的動作切除故障線路，但是為了不讓系統(tǒng)孤島運行，系統(tǒng)都應該與DG立即解列。3.在L3線路發(fā)生短路故障時，由于保護P1、P2和P3只由系統(tǒng)S提供，與并入DG以前是相同的，所以它的動作不會受到任何影響。并且P3可以正確的動作切除故障線路。3.3.2在線路中間位置并入DG1）如圖3.5所示的位置并入DG。圖3.5線路中間位置（L2末端）并入DG當短路發(fā)生的位置不同，并入DG就會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響，分析如下：1.在L1線路發(fā)生短路故障后，由于保護P1只由系統(tǒng)S提供，與并入DG以前是相同的，只是流過保護P1的故障電流有所減小，會使保護P1的靈敏度降低。但是反時限過電流保護的裕度不是很大,所以P1仍可以正確動作。但是為了不讓系統(tǒng)孤島運行，系統(tǒng)都應該與DG立即解列。2.在L2線路發(fā)生短路故障后，保護裝置P3檢測不到故障電流的存在，雖然保護裝置P1和P2的短路電流只由系統(tǒng)S提供，但是由于受到DG并入的影響會有所減小，但是由于反時限過電流保護的裕度不是很大，所以保護P2可以正確的動作，但是它會有較為長時間的延時，對保護的速動性有影響。3.在L3線路發(fā)生短路故障后，保護裝置P3檢測到的短路電流由系統(tǒng)S和DG作用產(chǎn)生的，此時流過保護裝置P3的電流會增大，保護P3可以正確的動作切除故障，為避免孤島運行，DG也會與系統(tǒng)S迅速解列。2）在如圖3.6所示的位置并入DG。圖3.6線路中間位置（L1末端）并入DG當短路發(fā)生的位置不同，并入DG就會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響，分析如下：1.在L1線路發(fā)生短路故障后，由于保護P1只由系統(tǒng)S提供，與并入DG以前是相同的，只是流過保護P1的故障電流有所減小，會使保護P1的靈敏度降低。但是反時限過電流保護的裕度不是很大,所以P1仍可以正確動作。但是為了不讓系統(tǒng)孤島運行，系統(tǒng)都應該與DG立即解列。2.在L2線路發(fā)生短路故障后，由于保護P1只由系統(tǒng)S提供，與并入DG以前是相同的，所以它的動作不會受到任何影響。保護裝置P2檢測到的短路電流由系統(tǒng)S和DG作用產(chǎn)生的，此時流過保護裝置P2的電流會增大，保護P2可以正確的動作切除故障。3.在L2線路發(fā)生短路故障后，由于保護P1只由系統(tǒng)S提供，與并入DG以前是相同的，所以它的動作不會受到任何影響。而保護裝置P2和P3檢測到的故障電流是由系統(tǒng)S和DG作用產(chǎn)生的，此時兩者流過的電流有所增加，但是保護P2的整定值大而動作時限小于P3，所以P3是否能正確動作與并入系統(tǒng)DG的容量有關。如果并入容量過大會使P2先于P3動作使保護失去選擇性。3.3.3總結由以上分析可知，將DG并入到配電網(wǎng)會對反時限過電流保護有下列影響：1.DG并入到配電網(wǎng)會使得保護的動作時間延長，使得保護的速動性不滿足要求；2.當并入配電網(wǎng)的DG容量過大時會使得保護發(fā)生誤動，使得線路的保護失去選擇性而將短路故障的影響范圍擴大。與此同時可以發(fā)現(xiàn)，DG并入到配電網(wǎng)的容量和位置不同會使得反時限過電流電流保護產(chǎn)生不同的影響，并且并入到配電網(wǎng)DG的容量應當適當。在并入到配電網(wǎng)DG容量相同的情況下，在線路末端并入DG對保護的影響最小。而當并入的DG容量過大時可以先校驗保護的靈敏度以及定值，有時還可以加入方向元件來讓保護具有方向性。3.4DG對自動重合閘的影響調(diào)查顯示,在電力配電網(wǎng)中發(fā)生的事故大多數(shù)為瞬時性故障，重合閘的引入對于提高電網(wǎng)的供電可靠性和減少電力故障有很大的作用。尤其是對于單一電源的輻射網(wǎng)絡作用更大，所以自動重合閘在配電網(wǎng)的應用相當廣泛。DG并入配電網(wǎng)之前，配電網(wǎng)為單一的輻射型網(wǎng)絡，自動重合閘可以恢復瞬時性的電力故障，對配電系統(tǒng)不會產(chǎn)生很大的影響。而在DG并入到配電網(wǎng)之后，當電路發(fā)生故障而動作跳閘，故障線路會被立刻切除而沒有電源為其供電，但當有DG存在時，可能會發(fā)生DG繼續(xù)給故障線路供電的情況，從而形成電力孤島，電力孤島的存在給自動重合閘的正確動作造成了影響。1.非同期合閘。當發(fā)生故障后電網(wǎng)的電源會跳閘而自動重合閘會進行重新合閘，在這段時間內(nèi)DG可能會加快和減緩運行的速度而使得在進行重合時會與電網(wǎng)不能保持同步運行，然后出現(xiàn)相位差。這種不同期的合閘會產(chǎn)生比較大的電流，沖擊電流的存在會使得線路發(fā)生誤動而再次跳閘致使合閘失敗，并且沖擊電流會對分布式發(fā)電設備造成損壞。2.故障點持續(xù)電弧。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，系統(tǒng)的電源側保護發(fā)生跳閘而使得電源與系統(tǒng)分離，但是由于DG可能還會給故障點供電而致使故障點電弧不能熄滅，當進行重合閘作用時會使得重合失敗,從而使其變?yōu)橛谰眯怨收稀＿@種情況的長期存在會使設備的壽命減少。因此，當DG并入到配電網(wǎng)絡后，會對瞬時性故障產(chǎn)生一定的影響，所以必要時需在DG側配置低壓、低周的解列裝置，同時防止不同期合閘產(chǎn)生的沖擊電流，還應該在系統(tǒng)側進行檢無壓操作，而在DG側進行檢同期操作來進行預防。3.5孤島效應及反孤島效應3.5.1孤島效應簡介分布式發(fā)電系統(tǒng)并入到電網(wǎng)會使得電網(wǎng)的電能合理的利用，但是為了滿足電網(wǎng)運行的可靠性以及安裝者的安全性，對并網(wǎng)技術有一定的要求。因此，為了使分布式發(fā)電系統(tǒng)在配電網(wǎng)中得到廣泛的應用，解決分布式發(fā)電系統(tǒng)并入后造成的一系列問題成為研究的關鍵，其中，大多數(shù)的國家能源機構把孤島效應作為研究的重點之一。當電網(wǎng)發(fā)生短路故障后，分布式發(fā)電系統(tǒng)可能會繼續(xù)向故障線路進行電力供應，而形成一個有分布式發(fā)電系統(tǒng)獨立運行的電力孤島，我們把這種現(xiàn)象叫做孤島效應。一般情況下。在低壓電網(wǎng)中易發(fā)生孤島效應，而當并入的分布式發(fā)電裝置過多時，在高壓配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)中也會發(fā)生孤島效應，孤島效應的發(fā)生可能造成電力孤島被局部化并且主變壓器不存在于電力孤島之中。在實際過程中，孤島效應一般由下面幾種情況造成的，一是電網(wǎng)發(fā)生故障后，保護裝置檢測到故障的存在而跳閘，但是分布式發(fā)電裝置沒有檢測到故障的存在，而繼續(xù)進行電力的供應；配電網(wǎng)絡中的設備損壞而造成正常的電力供應中斷；電力網(wǎng)絡定期的維修使得電力供應中斷；工作人員的錯誤操作及自然危害造成的電力供應中斷。由分布式發(fā)電系統(tǒng)造成的孤島效應主要有下面幾個危害：1.孤島效應的存在會使得系統(tǒng)的電壓和頻率不受控制，此時在分布式發(fā)電裝置中如果沒有配置調(diào)節(jié)電壓和頻率的繼電器或設備，就會使得孤島系統(tǒng)中的電壓和頻率有較大的偏移，這樣會使得電網(wǎng)系統(tǒng)設備和用戶造成很大的損壞。2.當電力孤島解列后再被接入系統(tǒng)時，先前的重合可能會造成分布式發(fā)電裝置與電力網(wǎng)絡不能保持同步運行，而使斷路器有一定程度的損壞，還有不同期合閘產(chǎn)生的沖擊電流對分布式發(fā)電設備的影響，會使得電網(wǎng)再次跳開。3.孤島效應的存在會使得故障不能及