分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究

劉躍

摘 要：首先，該文對分布式光伏電站并網(wǎng)后對配電網(wǎng)繼電保護的影響進行了分析，指出其帶來的影響包括使重合閘不成功、使保護范圍縮小、使保護靈敏度降低甚至拒動以及使保護誤動這幾方面；接下來，該文又研究了分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式及其繼電保護配置，包括分布式光伏電站10kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式以及分布式光伏電站10kV電壓等級并網(wǎng)接入典型保護配置及整定原則這兩個方面。

關(guān)鍵詞：光伏電站 繼電保護 電力安全

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（c）-0034-01

分布式光伏電站是一種近幾年新興的發(fā)電系統(tǒng)。這一發(fā)電系統(tǒng)能夠有效利用分散式資源，設(shè)置在用戶附近地區(qū)收集太陽能進行發(fā)電，裝機規(guī)格較小。隨著分布式光伏電站的迅速普及，導(dǎo)致其接入配電網(wǎng)的整體數(shù)量規(guī)模呈持續(xù)增長態(tài)勢，并使配電網(wǎng)由原本的放射狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，給配電網(wǎng)的繼電保護系統(tǒng)造成了不利影響。因此。對配電網(wǎng)的繼電保護配置方案設(shè)計來說，必須將配電網(wǎng)中涉及分布式光伏電站的情況加以考慮，從而完成更加合理的配電網(wǎng)繼電保護配置方案。

1 分布式光伏電站并網(wǎng)后對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)原本是單一流向的，其單端電源網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)放射式結(jié)構(gòu)，而繼電保護措施也正是以此為標準進行配置。一般來說，10 kV電壓等級的配電網(wǎng)中的繼電保護裝置主要應(yīng)用的階段式電流保護，且未安裝任何方向元件。一旦分布式光伏電站接入配電網(wǎng)之后，配電網(wǎng)在其構(gòu)成上發(fā)生了變化，由原來的簡單結(jié)構(gòu)變?yōu)榱硕嚯娫垂灿玫膹?fù)雜體系，流向具有了多元化的特征[1]。如果該系統(tǒng)出現(xiàn)了短路或其他故障，系統(tǒng)及光伏電站就會促使短路電流流向故障點，使短路電流大小發(fā)生變化，這樣一來配電網(wǎng)原本的繼電保護裝置就無法發(fā)揮其保護作用，導(dǎo)致危害的發(fā)生。通過總結(jié)分析，可知分布式光伏電站對配電網(wǎng)的繼電保護工作帶來的影響有以下幾點。

1.1 使重合閘不成功

當分布式光伏電站與配電網(wǎng)系統(tǒng)相連接的線路突然發(fā)生意外故障，而如果這時分布式光伏電站的切除滯后于重合閘時間，就會引起電弧重燃，從而導(dǎo)致重合閘失敗。

1.2 使保護范圍縮小

如果配電網(wǎng)中接入的分布式光伏電站過多，當分布式光伏電站向配電網(wǎng)注入功率時，配電網(wǎng)的繼電保護范圍就會相應(yīng)的縮小。

1.3 使保護靈敏度降低甚至拒動

一旦發(fā)生線路故障，如果故障點正好位于分布式光伏電站的下游位置，由于分布式光伏電站介入其中，因而此時下游保護的電流增大，而經(jīng)過上游保護的電流則會相應(yīng)減小。假設(shè)保護定值始終處于恒定的狀態(tài)，那么故障就會導(dǎo)致上游保護的靈敏性能下降，甚至發(fā)生上游保護無法啟動的情況。

1.4 使保護誤動

在配電網(wǎng)未接入分布式光伏電站之前，配電網(wǎng)的繼電保護裝置無需安裝方向元件。而一旦由于突然接入分布式光伏電站并發(fā)生故障時，且故障點位于分布式光伏電站的上游位置時，這時繼電系統(tǒng)的下游保護就會因為分布式光伏電站的影響而使電流變大[2]。同樣假設(shè)保護定值始終處于恒定的狀態(tài)，在這一情況下就會出現(xiàn)上游保護的誤動。

2 分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式及其繼電保護配置

2.1 分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式

2.1.1 統(tǒng)購統(tǒng)銷模式下T接公用線接入系統(tǒng)

要想實施這一方案，首先要在公共電網(wǎng)10 kV的母線上另設(shè)網(wǎng)點開關(guān)，還要將光伏發(fā)電所在的電纜接到并網(wǎng)點開關(guān)處，完成并網(wǎng)接入，這一過程需保證單位并網(wǎng)點的裝機容量保持在400 kW～6 mW之間。

2.1.2自發(fā)自用余量上網(wǎng)模式下T接公用線接入系統(tǒng)

實施這一方案的前提是將用戶獨立的10 kV母線上另設(shè)光伏接入柜這一輔助設(shè)施，并同時將光伏發(fā)電所在的電纜接到光伏接入柜中來完成并網(wǎng)接入，這一方案的同樣需保證單位并網(wǎng)點的裝機容量保持在400 kW～6 mW之間。

2.2 分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型保護配置及整定原則

2.2.1 系統(tǒng)側(cè)保護配置

110 kV電壓下以母線段為單位設(shè)置的故障解列保護體系，包括低頻、低壓、高頻以及高壓保護措施，聯(lián)跳光伏電站聯(lián)絡(luò)線斷路器；而對于配電網(wǎng)的10 kV光伏電站聯(lián)絡(luò)線路，配置階段實施過電流保護并可實現(xiàn)方向元件投退，經(jīng)校驗若無法防止反方向故障，此時就必須經(jīng)方向閉鎖；對于電網(wǎng)側(cè)線路的保護來說，則應(yīng)保證其三相一次重合閘功能的正常運行，且重合閘時間應(yīng)避開光伏電站解裂時間的上限，并同時具備檢無壓及同期功能，防止非同期合閘產(chǎn)生的強大沖擊所帶來的危害，位于接點位置的斷路器的配置方式則與地區(qū)規(guī)定有關(guān)，應(yīng)由當?shù)仉姌I(yè)部門對光伏電站的容量進行調(diào)查后再完成專門配置。斷路器應(yīng)選用常規(guī)的線路進行保護，但同時要保證重合閘功能，重合閘也應(yīng)同時具備檢測線路的無壓功能。

2.2.2 光伏電站側(cè)保護配置

產(chǎn)權(quán)分界點配置階段式方向的過電流保護，方向?qū)⒅赶蜃儔浩鳎Ｗo的實現(xiàn)可無需經(jīng)過復(fù)壓閉鎖，而可作為過電流保護并與限時速斷電流保護措施相結(jié)合，從而實現(xiàn)了與QF1處的合作保護[3]。并網(wǎng)斷路器方面，不僅應(yīng)具備低周低壓以及高周高解列等常規(guī)功能，還應(yīng)另外配置速斷及帶方向的過電流保護或光纖差動保護等安全功能。另外，對于非計劃性孤島，需保證自孤島效應(yīng)發(fā)生至并網(wǎng)斷路器跳開所耽擱的時間小于2 s。

3 結(jié)論

該文通過對分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置的情況進行分析研究，論述了分布式光伏電站的發(fā)展優(yōu)勢以及給配電網(wǎng)繼電保護帶來的影響，并指出為保證電力運行安全，必須對現(xiàn)有的繼電保護裝置進行改進。該文對分布式光伏電站并網(wǎng)后對配電網(wǎng)繼電保護的影響進行了分析總結(jié)，同時又對分布式光伏電站10kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式及其繼電保護配置進行了深入探究。

參考文獻

[1] 趙賀春，周民康.光伏電站華而不實[J].陽光能源，2011，18（2）：103-105.

[2] 洪虹，楊升峰，朱寧輝.分布式電源接入對配電網(wǎng)繼電保護的影響[J].電氣時代，2013，10（11）：247-248.

[3] 張勇.分布式發(fā)電對電網(wǎng)繼電保護的影響綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2010，12（2）：129-130.endprint