光伏電站并網對電網繼電保護的影響與對策

陳衛

?摘 要 光伏發電站在其實際運行過程當中主要是憑借太陽能資源進行發電。光伏發電站同時具有無燃料消耗、無溫室氣體排放等諸多優勢，因此在我國電力行業中得到了廣泛的應用。光伏電站在與配電網絡進行并網運行過程當中可以有效地增加電能的生產質量以及其生產效率。然而，同時也改變了原有傳統配電網絡系統的運行結構。本文主要針對光伏電站并網對電網繼電保護的影響策略進行簡單的贅述，希望能夠為同行業相關從業者提供有效的參考，進而促進我國電力事業的不斷發展與優化。

關鍵詞 光伏電站 配電網 并網系統 繼電保護

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）05-0007-03

太陽能資源是在伴隨著我國科學技術的逐步發展中所形成的一種新能源，這一能源具有可再生的特點。在電力網絡的建設過程當中，借助光伏發電站可以有效地通過太陽能資源從而實現電力能源的生產工作。一方面能夠促進我國能源節約型社會的實現，另外一方面還可以促進我國電力行業的可持續化發展，為電力能源提供源源不斷的動力。通常情況下，絕大多數的光伏發電站在其實際應用過程當中都采用的是分布式的形式。在光伏發電站中通過借助并網系統能夠進一步地降低光伏發電站的資金投入成本，同時還能夠進一步地提升光伏發電站供電安全性以及供電可靠性。隨著我國綜合國力的進一步提升，人們對于電力能源的需求量變得越來越大。尤其是在生活用電和生產用電的需求量方面與日俱增。在這一時代背景之下，電力系統中的光伏電站并網建設數量也變得越來越多。通過利用太陽能資源進行發電對于配電網絡的影響也逐漸凸顯。在光伏發電站并網之后，電力網絡中的配電網絡系統從傳統的單電源系統逐漸地轉變為多電源系統。傳統的機電保護系統單方面的憑借動作發生悸動和互動，而光伏電站并網系統能夠通過對配電網繼電保護中的自動重合閘產生影響。因此，進一步地加強光伏電站并網對配電網機電保護的應用研究能夠有效地推動電力行業中智能電網的優化建設工作。

1 光伏電站并網

1.1 光伏電站

光伏電站在其實際運營過程當中主要是通過依靠光伏組件把太陽能通過一定的形式轉化為電能?，F階段，絕大多數光伏電站采用的是分布式光伏發電技術，其主要原因是該項技術具備極強的環境兼容性能，將這項技術應用到發電機組之后可以和周邊的電力用戶匹配安裝。除此之外，由于此種電站的建設規模的設置問題較為靈活，因此也要求其配件的性能相對較高。盡管該電站在其實際使用過程中的運行成本較低，然而其發電成本則略高于其運行成本。因此可以看出，電力系統必須要進一步地創新和發展光伏發電技術，只有通過此種方式方法才能夠進一步地推動光伏發電技術的廣泛應用。

1.2 并網結構

絕大多數情況下，電力系統中的配電網結構可以將其細致地劃分為樹干型、環網型以及放射型三種形式。在這三種形式中應用放射型配電網結構系統在其實際應用過程當中較為簡單。因為放射性配電網結構具備接線簡單、保護整定容易和擴充相對較為方便等諸多優勢。因此，在許多的光伏電站并網系統中采用此種形式的配電網結構。

2 光伏電站并網對配電網機電保護的影響

2.1 對于配電網的影響

從長遠的角度來看，新型研發的智能電網形式是我國電網建設的最終發展趨勢和發展方向。這種新型的接入方式在未來必將會對智能配電網的設計和規劃產生重大影響。從電力網絡實際建設工作角度上而言，在電力系統中光伏電站接入會進一步地提升電網規劃中的電力負荷量。由于在不同運輸條件的影響之下，光伏電站不能夠為規劃區域提供較為長期的電力能源，進而使得配電網接線系統和配電網選址工作變得越來越難。絕大多數情況下，配電網在進入光伏電站的過程中如果配電網系統產生故障，就會使得該故障嚴重地影響低壓設備的運行狀況[1]。因為有關功率平衡對于電力系統的頻率穩定性會造成一定的影響，因此，如果光伏容量過高的情況下同樣也會對電網頻率產生不利影響。除此之外，由于現階段情況下絕大多數光伏電站的并網逆變器都采用的是公平調制，因此極易造成諧波問題，如果情況嚴重還可能會出現斜波放大等問題。由于光伏發電在其實際使用過程當中具有一定的不穩定性以及隨機性特點，因此會對接入地區的波形和電力運行質量帶來一定的負面影響。如果光伏電站并網接入比例持續上升，就會干擾到電網的自身運行頻率。

2.2 對于配電網繼電保護的影響

首先，現階段情況下，隨著太陽能相關技術水平的進一步發展與優化，許多國家越來越重視太陽能發電技術的應用和建設工作。由于光伏電站在其實際應用過程當中內部容量相對較小，使其并網到配電網系統中很容易產生繼電保護等問題。因此，在未來的繼電保護發展進程中，該行業必須要針對原有電網電流大小等相關因素進行進一步的調控和優化，才可以有效地降低這些因素對于配電網機電保護所造成的影響。除此之外，在光伏電站并網的過程當中，必須要針對配電網絡的繼電保護裝置進行進一步的優化，從而使其能夠在最大限度上確保電網運行的安全性和可靠性。在光伏電站并網管理過程當中，相關工作人員必須要針對光伏電站的有效接入政策進行靈活的運用，只有這樣才可以有效地提升整個配電網系統設計應用的安全性和穩定性。在電力系統中各種各樣的并網方式方法對于電網的繼電保護工作具有差異化的影響[2]。因此，在電力行業中，相關工作人員只有對分布式光伏電站發電優勢進行深入的研究和創新才可以不斷地優化配電網繼電保護的系統性設計，從而有效地減小對于配電網繼電保護的負面作用，使得電力網絡能夠在安全、穩定、高效的狀態下有效運行。其次，在配電網絡中，光伏電站在其實際運行中最難以解決的故障問題就是三相短路問題，這一問題也會給配電網絡的運行帶來不利影響。如果光伏系統發電電源在和并網系統電源進行連接的過程當中其連接線發生故障就會引發保護動作。如果在自動重合閘重合之前并網電網和光伏電源瀏覽鏈接在一起，在這種情況之下光伏電源就會由于繼續為故障點供電從而增加故障區域的電流，就會難以熄滅電弧。因為重合閘重合就會多次的點燃故障點，難以熄滅。在這種情況之下，就會將故障點的臨時性故障轉變為永久性故障，此種故障會為配電網絡系統帶來極大的損傷。42F13091-10A7-4D00-ACA3-FE6638C6814D

3 提升光伏電站并網對配電網繼電保護的具體解決方法

3.1 科學合理地應用半導體材料

眾所周知，光伏電站是借助太陽能資源從而進行發電的。因此，從光伏電站工程建設的角度上而言，光伏電站必須要具備安全性、可靠性以及應用性等諸多特征。光伏電站在其實際應用過程當中通過借助半導體材料進行發光接觸，并且通過一定方式方法將太陽能的能量轉化為電能。采用生伏特效應能夠將半導體光伏接觸之后將其借助先進的科學技術快速地轉變為電能。該項技術可以在較大范圍內有效地利用太陽能，然而因為受到時間因素的制約，因此使得光伏發電站的發電穩定性產生了一定的影響。特別是在夜間進行發電時，地球上幾乎占一半的區域不能夠有效地借助太陽能資源進行發電[3]。所以，光伏發電站和其他的發電形式例如火力發電和水力發電相比較而言，會由于時間因素造成極大的影響。盡管太陽能資源在其實際應用過程當中是取之不盡，用之不竭的。然而，太陽能資源在具體的應用過程當中還會受到許多自然因素和環境因素的影響。比如，如果光伏電站處于雨天、多云天氣等自然條件之下就會嚴重地制約著光伏發電站的發電功率。

除此之外，由于光伏電站在其實際使用過程中經常是位于環境污染水平相對較高的位置，因此也會進一步地降低空氣中的能見度，進而對于太陽能發電的效率也會產生一定的影響。因此，光伏發電站發電技術在其實際應用的過程當中可以在光伏電站的電力系統中借助更加柔性化的介入手段，從而針對電源的特征進行更加細致化的分析。例如，可以根據光伏發電站的實際狀況科學合理地選取高電平逆變器，進而使其能夠增加對于常規配電網絡的電力保護力度，進一步地促進電力系統運行的安全性和穩定性。

3.2 科學合理地選取電壓等級

光伏電站在其并網期間所選用的電機型號不同可以對整個配電網絡的系統運行狀況產生不同的影響。光伏電站如果在建設的過程當中位于用戶周邊區域，則在小于10km區域范圍內所產生的電能影響就能夠實現對于當地的影響。除此之外，光伏電站的不同發電形式會在一定程度上影響著配電網繼電保護裝置對于配電系統的影響。如果采用的是10kv及以下的電壓接入，可以借助電壓控制網絡系統從而進一步提升光伏電站的容量。在這一過程當中，工作人員要切記將光伏電站容量控制在6MV之內。

3.3 靈活選擇電網接入方式

光伏電站進行電網接入時具有多種接入方式方法。例如，可以采用專線接入、末端接入以及分支接入等方式方法。在進行電網接入過程當中，相關工作人員必須充分地考慮到光伏電站的實際應用情況，從而科學、合理、靈活地選取接入方式，進一步地強化對于供電線路的保護效果。例如，在相應點位發生故障的過程中可以通過應用分支接入法從而實現對于電力線路的保護工作，進而有效地避免故障點的問題影響到電力系統的運行質量。

4 確保光伏電站并網降低對于配電網繼電保護影響的具體措施

4.1 優化技術標準

電力企業中的相關管理工作者必須要根據光伏電站并網的具體情況從而針對光伏電站并網技術所使用到的標準規范進行進一步的完善與優化。除此之外，具體的操作人員必須充分地結合光伏發電站的技術、參數、控制、功能、運行特征以及其相關的抗干擾特性從而進行綜合性的分析，在此基礎之上有效地確定光伏電站并網設置規模以及光伏電站并網接線結構和需要布置的具體數量等問題[4]。

除此之外，相關的管理工作人員還應該針對光伏電站并網的電能質量、電壓等級進行科學合理的設定，從而有效地確保光伏電站的并網工作能夠順利開展。同時，其相關的管理工作人員還應該進一步地加強對于調壓設備無功補償裝置等相關的電子設備進行進一步的調整與優化，從而大幅度地提高光伏發電系統運行的規范性和有效性，并且盡可能地降低對于配電網繼電保護系統的影響。

4.2 加強電站并網運行監測評估

在接入配電網之后，電力企業要嚴格地按照電力系統中的相關文件進行對于電力網絡系統的安全檢測工作。并且還應該嚴格地按照電力系統中的相關安全管理制度開展對于光伏電站的鏈接和故障排除作業。在具體的操作過程當中，要求相關工作人員必須要進一步加大對于光伏電站主要性能的檢測力度。例如，相關工作人員必須要針對低電壓穿、電力網絡的適應性以及有關功率輸出特性等諸多問題進行嚴格的檢測[5]。除此之外，相關工作人員必須要按照進入配電網技術的技術要求和規定有效地開展電力設備的驗收和評估工作。如果條件需要，還可以開展光功率預測系統建設以及電力系統的預測、評估、試驗等工作。

4.3 進一步加強無功補償的研究

在我國電力行業中，國家電網明文規定：要求光伏電站并網領域必須要進一步加強對于無功補償的研究工作，從而有效地確保電力行業中所建設的大型光伏電站具備動態無功補償的能力。

除此之外，還應該對于無功設備容量進行深入的研究，從而保證光伏發電站并網和配電網系統可以在其實際應用過程當中搭建統一的無功控制系統，進一步地加強對于電容電抗器以及無功設備的調控管理質量。同時，電力行業還應該進一步地深入挖掘光伏發電站中所擁有的無功調節能力，從而進一步地強化供電配網區域的電壓穩定性，有效地提升電力系統輸配電質量。

5 結語

綜上所述，現階段，由于與其他發達國家相比較而言我國的太陽能發電起步較晚，因此我國在光伏發電站的太陽能發電技術方面仍然處于技術研發和技術完善的階段。光伏電站并網對于配電網繼電保護系統具有較大的影響，因此，只有對其進行科學合理的管控才可以進一步地強化配電網絡的運行安全和運行質量，有效地提升光伏電站并網水平，進而為我國電力事業的不斷發展與優化提供堅實的基礎。

參考文獻：

[1] 周潔，耿鵬.光伏電站并網對電網繼電保護的影響與對策[J].農村電工，2021，29（10）：36-37.

[2] 費萬群.優化光伏電站并網對配電網繼電保護影響的對策[J].電力系統裝備，2021（05）：10-11.

[3] 李乃永.電網接納光伏電站并網運行的適應性及對策研究[D].山東：山東大學，2012.

[4] 李聰利.太陽能光伏發電系統接入電力輸配網的問題與對策建議[D].天津：天津大學，2012.

[5] 王凱龍.含大面積光伏電源的配電網保護策略研究[D].北京：華北電力大學，2015.42F13091-10A7-4D00-ACA3-FE6638C6814D