Распределенная генерация – это современная электроэнергетическая технология возникшая вследствие развития политики устойчивого развития и технического прогресса. Международная ассоциация «Институт инженеров электротехники и электроники» определяет распределенную генерацию как производство электроэнергии объектами значительно меньшей мощности, чем центральные электрические станции, с возможностью их подсоединения практически в любой точке системы электроснабжения.
Распределенная генерация (РГ) включает в себя маломощные дизельные и бензиновые электростанции, газо- и парогазовые турбинные установки, топливные элементы и различные виды возобновляемой энергетики, такие как, например, солнечные и ветровые электростанции [1]. Преимущества РГ могут быть заключены в следующих аспектах: повышение энергоэффективности, расширение видов используемой энергии с целью решения энергетического кризиса и энергетической безопасности, играющей главную роль в снижении пиковых нагрузок, поддержание уровня напряжения, снижение потерь при распределении и передачи электроэнергии, повышение надежности, решение проблем электроснабжения удаленных территорий, снижение уровня выбросов углекислого газа[2]. Но, не смотря на все плюсы, введение в работу значительной мощности РГ приводит к увеличениям токов короткого замыкания, а так же ложному срабатыванию устройств релейной защиты и автоматики и ухудшению показателей качества электрической энергии [3, 4]. Для надежной и безопасной работы энергосистем важно изучение этих воздействий на электроэнергетическую систему.
С точки зрения распределительной сети РГ – это управляемая единица, имеющая свой характер нагрузки, производящая некоторую мощность. При возникновении неисправности источник распределенной генерации (ИРГ) начинает генерировать токи короткого замыкания. С позиции релейной защиты и автоматики модель ИРГ может быть представлена как последовательно включенный источник питания и реактивное сопротивление. В данном случае необходимо учитывать значение величины тока короткого замыкания, генерируемого РГ. Для различных типов ИРГ значения мощности и реактивного сопротивления отличаются, что характеризует величину тока короткого замыкания [5].
Исходя из того что распределительная сеть, содержащая источники РГ рассматривается как двусторонняя система электроснабжения, следует, что устройства релейной защиты и автоматики должны быть установлены с двух сторон линии электропередачи между РГ и распределительной сетью. При возникновении токов короткого замыкания в сетях с наличием РГ возникают проблемы с селективной работой защит и их взаимодействием, вследствие чего могут возникнуть проблемы с устранением причины короткого замыкания, повреждения в системе электроснабжения или полный выход сети с РГ из общего режима с системой электроснабжения. Из-за этого могут возникнуть дефицит мощности, потеря синхронной работы, снижение параметров качества электрической энергии и невозможность безопасной эксплуатации сети в целом.
Также возникают проблемы в работе автоматики, в частности при повреждениях срабатывание устройств автоматики повторного включения, которая изначально повышает надежность электроснабжения, может быть нарушена в сетях с РГ, что может привести к увеличению повреждений токами короткого замыкания, продолжительному горению дуги из-за наличия ее подпитки со стороны РГ, а также потере связи и разделению энергосистемы на две части, либо выходу ее части в островной режим работы.
Проанализировав данные ситуации работы релейной защиты и автоматики в условиях работы с сетью, содержащей ИРГ, приходим к выводу, что при внедрении элементов РГ теряется селективность работы защит, снижается их чувствительность, возникают отказы в работе автоматического повторного включения, возникает рассинхронизация работ автоматики, увеличивается продолжительность горения дуги и вероятность ее повторного возникновения.
Одним из подходов к устранению проблем работы релейной защиты и автоматики в условиях наличия распределенной генерации в системе электроснабжения может быть учет направления потока мощности в распределительной сети, учитывая наличие двухстороннего питания, другим же подходом в решении этих проблем может быть полное отключение участка с распределенной генерацией от распределительной сети, то есть выведение его в островной режим работы сразу же после возникновения неисправности в его работе, но у данного метода действия есть ряд недостатков, которые были описаны выше, поэтому в данном случае возникает необходимость настройки работы данного участка в островном режиме работы.