分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究

張一

摘要：分布式光伏電站是近幾年新興的一種發(fā)電系統(tǒng)，它能夠有效利用分散式資源，設置在用戶附近地區(qū)收集太陽能進行發(fā)電。隨著分布式光伏電站的迅速普及，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，給配電網(wǎng)的繼電保護系統(tǒng)造成了不利影響。對于新形勢下的繼電保護來說，將分布式光伏電站的一些實際情況有效納入設計的考慮范圍，使設計方案更加科學完善。基于此背景下，本文主要分析了分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置有關內容，可供參考。

關鍵詞：分布式光伏電站;配電網(wǎng);繼電保護配置

1光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的概述

現(xiàn)在光伏發(fā)電主要有兩種運行模式，并網(wǎng)運行和孤立運行。和孤立運行的光伏發(fā)電相比，并網(wǎng)運行具有較多優(yōu)勢：第一，光伏發(fā)電的波動性和間歇性能夠被大電網(wǎng)很好的消納，供電質量及其穩(wěn)定性能夠得到較好的保障;第二，大電網(wǎng)提供穩(wěn)定的頻率和電參考，光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠始終在最大功率點處運行，使光伏發(fā)電的整體運行效率大大提升;第三，因為供給了強大的備用容量給大電網(wǎng)，能夠降低光伏發(fā)電系統(tǒng)中對于儲能設備的資金投入，減免了儲能電池的維護和運行費用，另外也減少了因廢舊儲能電池處理造成的環(huán)境污染。

2分布式光伏電站并網(wǎng)后對配電網(wǎng)繼電保護的影響

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是單一流向的，其單端電源網(wǎng)絡呈現(xiàn)放射式結構，而繼電保護措施也正是以此為標準進行配置。通常來說，10kV電壓等級的配電網(wǎng)中的繼電保護裝置主要應用的階段式電流保護，而且未安裝任何方向元件。分布式光伏電站接入配電網(wǎng)之后，配電網(wǎng)由原來的簡單結構變?yōu)榱硕嚯娫垂灿玫膹碗s體系，流向具有了多元化的特征。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，導致危害的發(fā)生。

2.1使重合閘不成功

分布式光伏電站與系統(tǒng)相連的線路發(fā)生瞬間故障時，如果分布式光伏電站的切除晚于重合閘時間，將會引起電弧的重燃，使重合閘不成功。

2.2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的縮小。

2.3保護靈敏度降低

如圖1，當故障點位于分布式光伏電站下游（圖1中k₁處）時，由于分布式光伏電站的接入導致流過下游保護的電流變大，而流過上游保護（圖1中1處）的電流變小，在保護定值不變的情況下，導致上游保護的靈敏度降低，嚴重時上游保護會拒動。

2.4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。而一旦接入分布式光伏電站并發(fā)生故障，且故障點位于分布式光伏電站的上游位置時，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。假設保護定值始終處于恒定的狀態(tài)，就會出現(xiàn)上游保護的誤動。

3分布式光伏電站10kV電壓等級的繼電保護與并網(wǎng)接入辦法

3.1繼電保護研究

3.1.1系統(tǒng)側保護研究

在110kV電壓下，就故障解列保護系統(tǒng)而言，將母線段作為基本單位進行設置，高低壓以及高低頻保護是不可缺少的。在光伏電站中，還包括聯(lián)跳聯(lián)絡線斷路器。在光伏電站聯(lián)絡線路的配置階段，通過電流保護，能夠使方向元件完成投退。在校驗完成后，如果發(fā)生反方向故障，應通過方向閉鎖。側線路的保護，應該首先確保三相一次重合聞可以實現(xiàn)。對于重合聞的時間，不能與解裂時間發(fā)生重合。這樣，在非同期合閘出現(xiàn)的情況下，可以降低影響。接點斷路器應該進行怎樣的配置，主要依據(jù)地區(qū)的相關規(guī)定實施。電力部門通過對當?shù)氐挠行д{查，明確光伏電站容量之后才能實施相應的配置。對于斷路器保護，建議常規(guī)的線路即可。對于重合聞來講，無壓功能也是必須具備的。

3.1.2光伏電站側保護研究

在過電流保護實施中，對于產權分界點配置階段式的方向設置，一般是向著變壓器的，不必負壓閉鎖就能夠有效發(fā)揮保護作用。同時在這種保護辦法中，可以引入限時速斷電流保護，通過二者的有機聯(lián)系，完成最終的合作保護。對于并網(wǎng)斷路器，一些常規(guī)的功能比如低周低壓，高周高解列也是必須具備的。而且還必須具備一些安全功能，可以通過配置速斷或者光纖差動保護來實現(xiàn)。

3.2并網(wǎng)接入辦法研究

無論是自發(fā)自用余量上網(wǎng)模式還是統(tǒng)購統(tǒng)銷上網(wǎng)模式，T接公用線方案需要做好兩方面工作：一方面是在10kV公共電網(wǎng)母線上，需另行設置網(wǎng)點開關;另一方面是將光伏發(fā)電所連接的電纜，與并網(wǎng)點開關連接到一起，以此完成并網(wǎng)的接入。同時，方案的成功實現(xiàn)，需將單位并網(wǎng)點裝機容量控制在6～400kW范圍內。

4結語

在經濟高速發(fā)展的新時期，電力運行安全顯得尤為重要，也是全社會關心的問題。分布式光伏電站出現(xiàn)的時間雖然不長，但已獲得了大范圍的應用。在推動接入配網(wǎng)規(guī)模化發(fā)展的同時，也導致配電網(wǎng)結構發(fā)生了較大的變化。分布式光伏電站的繼電保護需要持續(xù)改進。

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