并網光伏電源對配電網保護的影響

湯 力，陳 瑜，蘇 敏

（1.國網湖北省電力有限公司 孝感供電公司，湖北 孝感 432000；2.中乾立源工程咨詢有限公司 漢陽分公司，湖北 武漢 430050）

0 引 言

隨著我國國民經濟的迅猛發展，人們對于化石能源的需求也隨之大幅增加，由此產生的環境污染問題逐漸引起各界的廣泛關注[1]。為了使能源可持續發展，緩解我國環境污染嚴重的現況，我國決定大力發展清潔能源[2]。其中，太陽能因具有便于獲取、資源豐富等優點，逐漸成為應用最廣泛的清潔能源之一，并應用至電力等行業中[3]。雖然光伏發電技術為我國電力行業帶來了巨大的社會及經濟效益，但由于其具有波動性和不穩定性，當其并網時可能會對電網的正常運行產生不利影響[4]。因此，本文針對并網光伏電源對配電網保護的影響，首先闡述了光伏系統的組成與分類，然后分析了并網光伏電源對配電網保護的影響。

1 并網光伏發電系統的理論

1.1 光伏發電系統的分類

按光伏發電系統是否接入了電力系統將其分為兩種，即孤島型光伏發電系統和并網型光伏發電系統。

1.1.1 孤島型光伏發電系統

孤島型光伏發電系統結構如圖1所示。孤島型光伏發電系統是指并未接入電力系統，也未與其他電網進行能量轉換的光伏發電系統。孤島型光伏發電系統通常位于較為偏僻的地區，主要解決局部缺電的問題。由于孤島型光伏發電系統的波動性較強、供電穩定性較差，并且受周圍環境的影響較大，因此需要加裝能量管理設備[5]。

圖1 孤島型光伏發電系統結構

1.1.2 并網型光伏發電系統

并網型光伏發電系統的組成結構如圖2所示。并網型光伏發電系統是指與電網相連接且具有能量交換的光伏發電系統，該系統可以將光伏陣列轉換的電能通過逆變器逆變為交流電供給電網使用，具有較強的靈活性。當太陽光照較強時，光伏陣列產生的電能較多，此時可以將多余的電能供給電網使用。而當光照較弱時，又可以從電網中索取電能[6]。

圖2 并網型光伏發電系統結構

由于并網型光伏發電系統可以實現與電網的能量交換，對于資源的可持續發展具有重要意義，因此成為了光伏發電系統的主要發電形式，在我國得到了大力推廣。實際并網型光伏發電系統如圖3所示。

圖3 實際并網型光伏發電系統

1.2 并網光伏發電系統的組成

光伏發電系統主要由光伏陣列、逆變器、濾波電路、驅動電路及控制器組成，如圖4所示。其中光伏陣列是由多個光伏組件組合而成，光伏陣列可以將太陽能轉化為電能，并將電能送往蓄電池儲存。控制器可以使蓄電池中的電能處于可控狀態，防止出現過充電或過放電的情況。逆變器可以將光伏陣列轉化的電能逆變為正弦交流電，供給電網使用。濾波電路可以過濾掉交流點中的諧波等雜波。

圖4 并網光伏發電系統結構

2 并網光伏電源對配電網保護的影響

由于光伏發電系統受外界環境的影響較大，其發電穩定性較差，因此當其接入電網后很可能會對配電網保護產生影響。

從目前我國電網發展現狀來看，配電網大多采用單側電源供電的方式。而當光伏電源接入配電網后，此時配電網變為雙側電源供電的形式。結合繼電保護的相關知識可知，此時若在配電網保護的下游接入光伏電源，則會導致線路保護的誤動作。因此，并網光伏電源會對配電網的線路保護產生影響。

自動重合閘是配電網的重要設備之一，其作用是當斷路器遇故障發生跳閘時，可以使其重新合閘。根據規定，當線路發生故障時，若電網電源消失，則必須將光伏電源斷開，這給電網穩定性造成了一定的難度。同時，并網光伏電源也會對電流保護造成一定的影響。

3 保護措施

綜上所述，光伏發電系統并網時會對配電網保護產生不良影響，因此需要對配電網采取保護措施。

從上文可知，由于光伏發電系統并網時使得線路變成雙側電源供電，因此會使線路保護產生誤動作，此時需要安裝電流速斷保護來避免線路的誤動作。除此之外，也可以通過加裝方向性電流保護裝置的方式防止線路的誤動作。方向性電流保護可以對線路中電流的方向進行判別，若此時電流的方向是從母線流入線路，則應采取電流保護。

4 結 論

隨著光伏發電技術的不斷發展，越來越多的光伏電源接入了電網，與此同時會給電網運行的穩定性造成影響。為解決這個問題，本文首先闡述了光伏系統的相關理論，然后分析了并網光伏電源對配電網保護的影響，最后討論了并網光伏發電系統的保護措施，所得結論對后續光伏系統并網研究提供了一定的參考。