張樂坤 蘇乃斌

摘 要：隨著能源和環(huán)境問題越來越突出，光伏發(fā)電作為一種戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，得到了快速發(fā)展。為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，本文分析了光伏電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)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(tǒng)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(wǎng)

0 引言

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

1 配電網(wǎng)的保護配置

目前我國的中低壓配電網(wǎng)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(tǒng)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(fā)生瞬時故障時，快速恢復供電。

2 光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)保護的影響

根據(jù)典型配電網(wǎng)的保護配置，當饋線上發(fā)生故障時，靠近系統(tǒng)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(fā)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(wǎng)對配電網(wǎng)產(chǎn)生的影響而采用的保護方案

因廣域測量系統(tǒng)是以同步相量測量技術為基礎，以電力系統(tǒng)運行過程中監(jiān)測、分析和控制為目標的實時監(jiān)控系統(tǒng)，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(wǎng)同步動態(tài)信息，其高速數(shù)據(jù)傳輸使得配電網(wǎng)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(wǎng)整體最優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)側要裝設低周、低壓解列裝置和檢同期設備，系統(tǒng)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(tǒng)中，并依據(jù)系統(tǒng)具體情況來設置阻抗值。當正常負荷條件下，F(xiàn)CL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(wǎng)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(fā)、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(yōu)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(tǒng)震蕩、非全相運行等優(yōu)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(xiàn)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(lián)系，提高了運行可靠性。

5 光伏發(fā)電并網(wǎng)對配電網(wǎng)保護的影響及對策

利用多Agent技術來實現(xiàn)保護方案，可實現(xiàn)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(fā)電作為新興的發(fā)電形式，得到了快速的發(fā)展。而含有光伏電源配電網(wǎng)的保護方案也越來越被重視。本文就光伏電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)保護產(chǎn)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(fā)電并網(wǎng)的普及和配電系統(tǒng)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(xù)深入以及保護技術的發(fā)展，有關光伏發(fā)電并網(wǎng)的保護將更合理、更完善。

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