解析分布式电源系统继电保护装置检测技术

解析分布式电源系统继电保护装置检测技术

陈凌

（国网四川富顺县供电有限责任公司四川省自贡市643200）

摘要：随着我国经济发展水平不断加快，人们的生活水平日益提高，尤其是近些年来，人们对于电力的需求也越来越大。传统的电源系统越来越不符合当今的电力使用，分布式电源作为一种高性能的电源系统，逐渐开始代替传统的电源系统。另外随着近年来生产对于环境的污染和破坏，环保成为了当今发展的新诉求，分布式电源的环保性决定了其在未来的长远发展力。继电保护装置作为电力系统当中一种重要的安全保护装置，对于电源以及电网具有非常重要的保护作用。

关键词：分布式电源系统；继电保护装置；检测技术

一、分布式电源概述

分布式电源是一种新型的电源，有着功率小、环保性好、节能性好的特点，其一般在用电负荷周围分布式布置，与周围环境相适应，规模较小。分布式电源一般归电力企业及用户所有，以满足电力系统和用户相关高负荷用电需求。

分布式电源有着多种实现技术和形式，为开发和应用提供了方便，例如燃料电池技术、分布式生物质能源技术、分布式太阳能技术等。这就改进了传统电源使用过程中出现的形式单一的缺陷，对于改善用电质量有着重要的意义。

分布式电源系统继电保护装置检测是保证分布式电源和电网安全运行的关键，在设计的过程中应当尽量降低分布式发电设备对电网的影响，改善系统的继电保护，协调主电网和分布式电源之间的关系，积极研发分布式电源保护检测技术，在国家基础工程项目中积极应用分布式电源及保护装置，才能够从根本上解决分布式电源的继电保护问题，保证分布式电源有效运行，充分发挥分布式电源优势。

二、分布式电源的模型

2.1光伏电源系统模型

光伏电源的模型主要采用45kW的光伏逆变器系统来进行运用。主要的仪器设备有2台15kW的单相变逆器、1台15kW的三相逆变器，两者的储能系统的容量可达到14.8kW。模型成为光伏逆变器之后，通过控制电压电流双闭环PI。系统结构图1所示。

隔离器通过隔离后，应立即变升压随后接入交流系统，在发生故障的情况下，故障电流的速度增加，电流的峰值比故障前的稳定电流要高，随后电流速度回复到平稳。

2.2双馈异步风机系统模型

双馈异步风机主要采用一台调速系统的直流电机来模拟叶轮和齿轮箱的机械运动。变压器连着电网是它的定子，而一台带有电路的变流器是它的转子。随着线路阻抗值的变化，受到的电压降低程度不同，在有故障相的情况下，电流增大。但是在没有故障相的情况下，电流照样流通在风电机组出口处。风电机组机端的电压故障相和非故障相都出现大规模的跌落。故障发生之后，双馈机端电流中短时间存在大量的直流分量，以及二次谐波分量。其中，分量数值最大的是直流分量，但是它的衰减速度也是最快的。再加上系统故障排除后，风电机组的低电压回复原来的负荷之后，电流本身存在的直流分量和二次谐波能量的含量逐渐减少。

根据上面内容的分析，分布式电源系统的短路电流来源是分布式电源和电网共同来支持，由于分布式电源控制策略有不同的情况导致系统在电压跌落后，输出的电流出现了不一样的情况。进而导致电压升压变压器之后转向故障点。造成的结果是短路电流与常规电源完全不一样，出现的另一问题就是电流增大特征与故障相、非故障相未能出现完全对应的情况。因此，通过对分布式电源系统的研究，来检测继电保护装置的意义尤为重要。

三、分布式电源的继电保护装置检测关键技术分析

3.1系统保护装置的检测技术

分布式电源对于一般等级的电压并网通常采用的是专线的方式进行接入，并且对其电流进行保护配置，也可以通过T型的方式进行接入。

一般来说，如果对于电源的保护例如高低压的保护、高低频的保护、以及电流方向的保护等在配置过程当中配置到了并网点上或者分布式电源的侧面，那么在分布式电源逆变电压出现问题的时候，继电保护装置就需要通过反应特征发挥作用以避免分布式电源出现线路烧毁的情况发生。对于其线路的保护主要还是通过传统的跳闸来实现的，需要对跳闸的时间定值进行分段的设置，这样当低压情况发生时，继电保护装置的低压保护功能就会启动，与逆变器的功能配合，进行分布式电源的低压保护。当分布式电源发生故障时，通过继电保护装置，并网点的电压能够在很短的时间之内实现实现闭锁输出，同时对于分布式电源当中的不同位置的故障进行模拟和检测。

3.2防孤岛保护装置的检测技术

在同、异步的电动机当中采用分布式电源，为了防止合闸时间不同，要对其继电保护装置以及电动机的孤岛保护进行配置，也要保证分布式电源的切断时间能够与其保护装置协调一致。

分布式电源如果具有变流器的类型特征，那么就需要其能够对孤岛进行实时监督，如果孤岛断开链接，那么孤岛保护装置就要实现和电网保护的配合。一般孤岛保护装置的动作时间需要小于3S，这个时间要比合闸时间以及电网侧备的自投时间要短一些。

3.3并网技术的检测

如果分布式电源出现故障，发生了诸如扰动脱网的情况，那么电网的电压就会受到影响，可能会超出正常水平。这样的情况下，分布式电源就难以实现并网，只有当电网的电压和频率恢复以后，分布式电源才能实现并网。以380V的电压等级为例，当电网的电压与频率超出正常水平，并网难以实现，然后当其恢复到正常水平，并网仍然无法立即实现，需要大概20S以上的延迟才能恢复。通常情况下，6-35kV的电压的等级下，如果电源故障，电网电压、频率超出正常水平，并网首先需要在其电压与频率恢复，然后在经过电网调度机构的允许才可以进行并网。

3.4故障录波的检测

一般在6～35kV等级的电压并网中，采用分布式电源，要对继电保护装置进行检测，就需要在变电站安装故障录波仪。常用的故障录波仪会对故障之前的10秒以及故障之后的60秒这段时间当中的故障进行监控和记录，实现对于分布式电源的继电保护装置的检测。

结语

随着经济的发展，传统的电源系统已经逐渐难以满足当今社会的需求，分布式电源在实际的应用当中其特点和优势逐渐凸显出来，开始逐渐取代传统的电源。加之能源问题与环境问题越来越严重，对于环保节能的诉求逐渐扩散到各行各业当中，分布式电源具有非常广阔的应用前景，保障分布式电源的正常运转，继电保护装置的检测技术就显得尤为重要，这个问题是不容忽视的。

参考文献

[1]叶远波，孙月琴，黄太贵，陈玉兰，王正航，宋斌.继电保护相关二次回路的在线状态检测技术[J].电力系统自动化，2014.

[2]周勤，胡海梅，陈克绪.继电保护测试仪检测装置的研发[J].自动化仪表，2012.

作者简介

陈凌（1981.4-），男，四川富顺人，四川理工学院电气工程及其自动化本科，电气工程及其自动化工程师，单位：国网四川富顺县供电有限责任公司，研究方向，电气工程及其自动化。