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分布式电源是一种位于用户附近，所发电能就地利用，以35kV及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过一定规模的发电项目。这些电源设备能够为用户提供电力，同时满足特定的电力需求，如调峰、为边远用户供电、节省输变电投资以及提高供电可靠性等。
分布式电源具有多个显著的特点和优势。首先，由于它们位于用户端附近，因此可以大大减少长距离输电的损耗，提高电能的利用效率。此外，分布式电源通常采用先进的中小型模块化设备，这些设备开停机快速，维修管理方便，能够灵活应对不同的电力需求。这种灵活性使得分布式电源在电力系统中具有削峰填谷、对重要用户供电等多样化的功能。
分布式电源的类型也多种多样，包括太阳能、天然气、生物质能、风能、水能、氢能等可再生能源和化石能源。这些不同类型的分布式电源可以根据当地的具体情况和资源条件进行选择和配置，以实现能源利用的最大化和最优化。例如，在太阳能资源丰富的地区，可以安装太阳能光伏板来利用太阳能发电；在风力资源充足的地区，则可以利用风力涡轮发电机来发电。
分布式电源的引入对电网运行带来了双重影响，既有利也有弊。以下是对这一话题的详细探讨。
**优势**
1.**增强可靠性**：分布式电源可以在主电网故障时提供备用电力，保障关键负荷的供电。例如，在自然灾害导致区域电网瘫痪时，分布式电源如太阳能和风能系统能够独立供电，满足紧急需求。
2.**提高能源效率**：分布式电源靠近用户侧，减少输电损耗，提升能源效率。它们还能利用废弃能源，如热能和压能，实现能源的综合利用。
3.**环保**：分布式电源大量采用可再生能源，如光伏和风能，零排放，对环境友好。随着技术进步和成本下降，这一优势将更加突出。
**挑战**
1.**稳定性问题**：分布式电源的复杂接入可能引起电网电压和频率的波动，影响稳定性。光伏等受天气影响大的电源的不稳定性也给电网带来挑战。
2.**保护和控制难度**：分布式电源改变了电网的故障电流分布和保护装置的动作特性，需要对保护和控制系统进行调整，这需要技术支持和资金投入。
3.**对传统电网的冲击**：分布式电源的发展可能改变电网运营模式和市场结构。用户自给自足的分布式电源系统可能减少对电网的依赖，影响电网公司的收益。
**总结**
分布式发电接入配电系统后的保护控制问题始终是电网面临的重要挑战之一。分布式电源的接入改变传统配电网的潮流分布，传统保护的选择性和灵敏性下降。与此同时，并网型分布式电源通过电力电子器件与电网相连，不同控制策略决定不同的故障特性，将超高压系统保护简单套用在分布式电源接入的配电系统中并不是理想的保护方案。
为此，提出了基于故障暂态分量的暂态极性比较保护新原理及方案，由于故障暂态分量反映的是电网自身的故障暂态特性，与系统两侧电源种类与容量无关，因此，克服了分布式发电接入容量与系统容量相差巨大而导致的短路电流差异性问题;与此同时，故障暂态高频分量持续时间在毫秒级上，随着微处理器以及传感器的发展，能够提供高速保护，从而适应含分布式电源的配电网保护速动性要求，有利于保障配电网保护与分布式电源低电压穿越能力之间的配合关系。
2、暂态极性比较保护原理
暂态极性比较保护运用小波变换提取故障暂态高频信号的某一频段信息作为故障判断的依据，通过比较暂态高频信号的极性，迅速准确判断出故障位置。
暂态极性比较保护的保护判据正是针对暂态电流信号高频分量的极性，利用互相关函数的概念来对两个暂态信号的相似程度进行描述。当线路两端流过的暂态高频信号符合高度正相关条件，则可依此判别为线路区内故障，反之，当符合高度负相关的条件时，故障为区外故障。
暂态极性比较保护可以覆盖所有故障类型。更重要的是，基于暂态量信息的配电网集成保护方法不会受到配电网架构、分布式电源种类、容量、接入位置等因素的影响。而且，该保护方法具有自适应的特点。数据采样率、离散小波变换提取频段与故障判定时间，三者是相互关联的。根据不同的硬件平台所能达到的采样频率和数据处理能力，小波变换可以根据具体需要提取不同频段的暂态高频信号，随着频段的增高，信号衰减速度增快，因而基于极性比较的保护原理动作速度大大提高。
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3、分布式电源多点接入配电系统的集成保护
随着新能源并网发电系统在配电网的接入，配电网必须从微电网和规模化分布式电源集中式并入中压配电网两方面双管齐下，最大限度地提升电网消纳可再生能源的能力，形成更加分布、更多互动的主动配电网。目前，分布式传感设备的性能在智能变电站的发展建设过程中得到快速发展和提升，这为配电系统集成保护的工程应用提供了必要的技术基础。此外，基于全球定位系统的数据对时、智能电子设备之间的光纤网络对时技术也在工程实践中得到很好的应用。基于提出的分布式发电多点接入配电系统暂态极性比较保护原理，可以构建区域集中综合控制与本地保护控制系统相结合的主动配电网保护系统。在母线处设立一个集成保护单元(IR)，基于本地信息以及相邻保护单元的故障信息实现对本地单一电气设备母线和线路的保护。与此同时，配电网集成保护单元根据不同的情况综合多点的信息完成基于多点信息的保护控制功能，从而完成故障快速定位以及后备保护的功能，实现配电网络保护及自动化。
当故障发生时，故障高频分量将由故障点向整个网络传播，由每个电流互感器检测到的暂态电流信号的极性将具有一定的规律，即指向故障点的一组电流互感器检测到的暂态电流极性方向一致，背离故障点的一组电流互感器检测到的暂态电流极性方向一致。每个集成保护单元，可以检测出故障相对于母线的相对位置，通过综合比较整个配电网中每个集成保护单元的信息，就可以识别出故障发生的位置。当确定为母线故障时，保护单元向与母线相连的所有断路器发出跳闸指令。当故障判别为线路故障，则母线侧与故障线路相连的断路器接到跳闸指令跳开，从而隔离故障区域。集成网络保护单元利用来自集成保护单元极性判断信息实现后备保护功能。
4、结语
本文提出的暂态极性比较保护原理不受分布式电源接入容量和短路电流差异影响，提高了保护的速动性。在此基础上形成的集成保护方案实现了含分布式电源配电系统的快速故障定位与隔离，有助于提高未来主动配电网对可再生能源的接纳能力，保障系统供电可靠性。
主要作者及团队介绍
李斌，张慧颖，王敬朋，薄志谦
李斌，天津大学教授，博士生导师，教育部智能电网重点实验室副主任，天津市劳动模范。国家自然科学基金委员会“优秀青年科学基金”获得者、教育部新世纪优秀人才、天津市131人才等。以第一作者已发表SCI/EI论文90余篇，授权发明专利9项，出版编著5部;获省部级科学技术成果一等奖2项。
作者所在课题组的主要研究方向为电力系统继电保护与控制技术，包括超/特高压交流输电系统主后备保护及自适应重合闸、含多分布式电源的微电网保护控制、多端柔性直流配电系统保护控制等。
原标题:分布式电源多点接入配电系统的集成保护
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