光伏發電并網對配電網保護的影響及對策

張樂坤 蘇乃斌

摘 要：隨著能源和環境問題越來越突出，光伏發電作為一種戰略性新興產業，得到了快速發展。為了保證電網安全穩定運行，本文分析了光伏電源并網對配電網原有的電流保護和自動重合閘裝置所造成的影響。為了減少甚至消除這些不利影響，提出了以廣域測量系統為基礎的保護方案以及相關的改進措施。

關鍵詞：光伏；保護；重合閘；配電網

0 引言

光伏發電具有無污染，可再生以及發電系統機動靈活等優勢而被公認為技術含量高、最有發展前途的技術之一。它的工作形式大體可分為獨立和并網兩種。作為當今世界光伏發電的必然趨勢，光伏發電并網可起到節約耗能、提高電網經濟性等作用。但配電網引入大容量或大數量的光伏電源后，不僅改變了網絡構成和潮流分布，還會引起故障電流水平發生變化，從而影響配電網安全自動裝置和繼電保護的正常運行。為了適應大規模、高容量的光伏發電系統接入電網運行，同時保證電網的安全穩定，研究光伏發電并網對配電網保護裝置產生的影響就非常重要。

1 配電網的保護配置

目前我國的中低壓配電網的電流、功率的方向是恒定的，因此其保護配置也是基于其電源系統設計的。為了簡化保護配置，對于不用于其他線路連接，直接向終端用戶供電的線路，一般采用瞬時電流速斷保護加定時限過電流保護，對于不用直接向終端用戶供電的線路，采用三段式電流保護與其它保護相配合。瞬時電流速斷保護按線路是否足夠靈敏度的原則，整定以保護全線。對于非全電纜線路，配置三相一次重合閘，以保證在其發生瞬時故障時，快速恢復供電。

2 光伏發電并網對配電網保護的影響

根據典型配電網的保護配置，當饋線上發生故障時，靠近系統電源側的電流速斷保護先無選擇性地瞬時動作跳閘，然后啟動重合閘裝置進行重合，若重合到永久故障時則由線路保護有選擇地切除故障。這樣可避免瞬時性故障發展為永久性故障，從而能夠提高重合的成功率。

3 針對光伏并網對配電網產生的影響而采用的保護方案

因廣域測量系統是以同步相量測量技術為基礎，以電力系統運行過程中監測、分析和控制為目標的實時監控系統，具有異地高精度同步相量測量，高速通信和快速反應等技術特點，所以基于此形成的方案可獲取全網同步動態信息，其高速數據傳輸使得配電網中的多點信息被充分利用，從而讓故障定位做到更精確，將電網整體最優保護設計變成可能。其余上游饋線只安裝方向定時限過流保護，保護的動作時限按照選擇時限的階梯原則。在PV上游所有饋線兩端都安裝斷路器，并在上游最后一條饋線的末端加裝功率方向繼電器。相鄰饋線除了首條線路靠系統側裝設兩段式電流保護和重合閘前加速，其余饋線以及PV下游饋線都只安裝定時限過電流保護，動作電流按照考慮PV的助增作用來整定，也可以直接裝設自適應過電流保護。另外，光伏系統側要裝設低周、低壓解列裝置和檢同期設備，系統側需裝設檢無壓設備。

4 相關的改進措施

4.1 將故障限流器接入PV系統中，并依據系統具體情況來設置阻抗值。當正常負荷條件下，FCL的阻抗為零；當檢測到短路故障后，故障限流器快速改變阻抗值以有效限制PV提供的故障電流，保證電網保護的靈敏性和選擇性。也可選用超導故障限流器。它集檢測、觸發、限流于一體，能在高壓下運行，響應時間快，可自動恢復，具備其它限流裝置無可比擬的優越性。

4.2 采用光纖電流縱差保護作為短線路保護。電流縱差保護具有靈敏度高、動作可靠快速，不需與相鄰線路保護配合，能適應系統震蕩、非全相運行等優點，而光纖通道不受線路故障類型影響，抗電磁干擾能力強。所以光纖電流縱差保護能理想地使保護實現單元化，原理簡單，不受運行方式變化的影響，而且由于兩側的保護裝置沒有電聯系，提高了運行可靠性。

5 光伏發電并網對配電網保護的影響及對策

利用多Agent技術來實現保護方案，可實現較復雜的保護算法，使保護在配合和整體上具有更好的自適應性和靈活性，對信息的容錯能力也更強。

6 結束語

由于當今能源匱乏，光伏發電作為新興的發電形式，得到了快速的發展。而含有光伏電源配電網的保護方案也越來越被重視。本文就光伏電源并網對配電網保護產生的影響進行了理論分析和仿真驗證，提出了相應方案和改進措施，有助于光伏發電并網的普及和配電系統的安全可靠運行。雖然目前相關的保護方案還處于探索階段，但相信隨著對此問題的繼續深入以及保護技術的發展，有關光伏發電并網的保護將更合理、更完善。

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