淺談光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響

陳文勝

【摘 要】在經(jīng)濟飛速發(fā)展的背景下，我國的資源和能源危機也在加劇，基于可再生能源的發(fā)展系統(tǒng)得到電力行業(yè)的重視和開發(fā)，大量的分布式發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)，其中光伏發(fā)電站依靠太陽能資源進行發(fā)電，在增加電能生產(chǎn)效率和質(zhì)量的同時，也會造成一定的消極影響。論文對光伏電站進行了簡單介紹，從繼電保護方面分析了光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響，并提出了相關(guān)改善策略。

【Abstract】Under the background of rapid development of economic， China's resources and energy crisis has intensified， the development system based on renewable energy is valued and developed by the power industry， a large number of distributed generation systems are connected to the distribution network， the photovoltaic power station relies on solar energy to generate electricity， and it will also have a negative impact when increasing the efficiency and quality of power production. This paper briefly introduces the photovoltaic power station， analyzes the influence of the grid of photovoltaic power station and the power distribution network from the relay protection， and puts forward the related improvement strategy.

【關(guān)鍵詞】光伏電站；配電網(wǎng)；繼電保護；影響；策略

【Keywords】photovoltaic power station； distribution network； relay protection； influence； strategy

【中圖分類號】U665.12 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0148-02

1 引言

太陽能是一種豐富的可再生能源，具有安全、清潔、分布廣泛等特點，光伏發(fā)電能夠有效利用太陽能實現(xiàn)電力能源的生產(chǎn)，符合現(xiàn)代化的節(jié)能環(huán)保理念。光伏發(fā)電站一般采用分布式的布置形式，作為配電網(wǎng)的重要補充，光伏電站不僅能夠節(jié)約投資成本，還能夠提高供電可靠性。隨著光伏電站并網(wǎng)數(shù)量的增加，這種依靠太陽能等自然資源的發(fā)電方式對配電網(wǎng)的影響也逐漸顯現(xiàn)出來。光伏電站并網(wǎng)后，配電網(wǎng)由原來的單電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫聪到y(tǒng)，使得配網(wǎng)系統(tǒng)的潮流方向發(fā)生改變，原有的繼電保護不能可靠動作，發(fā)生拒動、誤動等情況，同時還會影響自動重合閘。因此，加強光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護影響的研究具有重要意義。

2 光伏發(fā)電站簡介

2.1 光伏發(fā)電站優(yōu)勢

光伏發(fā)電站主要是利用光伏組件將太陽能資源轉(zhuǎn)化為電力能源的一種發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏發(fā)電技術(shù)中應(yīng)用到的發(fā)電機組具有良好的環(huán)境兼容性，能夠在電力用戶現(xiàn)場和附近的配電網(wǎng)中進行匹配安裝。一般而言，光伏發(fā)電系統(tǒng)需要包括光伏電池板（由特殊材料制作的硅板）、電容適配器、主開關(guān)、核心逆變器、交直流變換器、蓄電池組、充電器等，在發(fā)電過程中，充電器具有MPPT功能，將光伏電池板產(chǎn)生的電能連接到蓄電池，同時蓄電池與電容適配器連接，對電能電容進行調(diào)控；與核心逆變器連接，確保電能與配電網(wǎng)的適配。光伏發(fā)電站能夠與配電網(wǎng)或其他新能源網(wǎng)絡(luò)進行有效調(diào)節(jié)，互為補給，不僅能夠直接連接用戶負載，還能夠?qū)⒍嘤嚯娔軆Υ孢\輸?shù)疆數(shù)氐墓秒娏W(wǎng)絡(luò)中[1]。從運行成本分析，光伏電站的規(guī)模設(shè)置較為靈活，但是應(yīng)用到的配件性能要求較高，因此發(fā)電成本較高，需要加強相關(guān)技術(shù)的完善和創(chuàng)新，實現(xiàn)光伏發(fā)電平民化。

2.2 并網(wǎng)結(jié)構(gòu)

一般的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以分為樹干型、環(huán)網(wǎng)型、放射型，其中較為簡單的結(jié)構(gòu)就是放射型，具有接線簡單、保護整定容易、擴充方便的優(yōu)點，將光伏電站并入這種配電網(wǎng)絡(luò)中，其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1。圖中的QF1-QF10為反時限過流保護斷路器，QFa-QFe為帶前加速自動重合閘斷路器，QFiI-QFi2為自切裝置。

3 光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響

3.1 對電流保護的影響

本文參考圖1，對光伏電站的影響進行分析。例如，圖1中，如果A點發(fā)生短路故障，在光伏電站并網(wǎng)的情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的短路電流變化。保護斷路器QF6短路電流測量值不僅受光伏電站的影響，還會受到35kV等效模塊的影響，與光伏電站并網(wǎng)前相比，這種數(shù)值大大增加，保護斷路器QF6的靈敏度也相應(yīng)得到提升。光伏電站并網(wǎng)對電流保護的影響主要包括以下兩點：第一，對于非直接接地配電網(wǎng)，光伏電站的接入會造成短路電流的減小，在A點發(fā)生單相短路故障時，光伏電站提供給A點電流增加，短路電流達到反時限整定值，QF6動作，配電網(wǎng)不再具有單相短路短時運行的能力；第二，保護斷路器QF10在A點發(fā)生故障時，也會得到光伏電站電能供應(yīng)，如果光伏電站容量較大，QF10處電流將超過整定值，出現(xiàn)誤動作的現(xiàn)象[2]。

3.2 對母線自切保護的影響

圖1系統(tǒng)的進線端如果發(fā)生斷路或斷路故障，母線很可能與35kV等效配電網(wǎng)發(fā)生脫離，在光伏電站并網(wǎng)的情況下，光伏電站與二段母線的其余負載將會形成電力孤島，但是光伏電站的輸出功率常常受到環(huán)境因素的影響，導致處理調(diào)節(jié)效率降低，難以滿足孤島運行的電力需求，使得電力孤島系統(tǒng)的電壓幅值和頻率隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)的負荷情況發(fā)生變化。對于母線自切裝置而言，光伏電站并網(wǎng)造成的影響是：第一，當B點發(fā)生斷路問題，二段母線光伏電站和負載形成電力孤島，孤島區(qū)域的電壓得到提升，自切裝置低壓檢測裝置失去效應(yīng)，難以達到自切要求；第二，當B、C點發(fā)生斷路故障，二段母線光伏電站和負載還會形成孤島效應(yīng)，但是二段母線電壓增加，一段母線電壓降低，自切裝置發(fā)生錯誤動作，導致孤島效應(yīng)增加。

4 分布式光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)影響的改善措施

4.1 完善技術(shù)標準與規(guī)范

針對光伏電站并網(wǎng)，需要對其技術(shù)標準和相關(guān)規(guī)范進行全面完善，電力企業(yè)要結(jié)合光伏發(fā)電的技術(shù)參數(shù)、控制功能、運行特點和抗干擾性能進行綜合分析，從而確定光伏電站并網(wǎng)的規(guī)模大小、接線結(jié)構(gòu)、布設(shè)數(shù)量等，同時，對電能質(zhì)量、無功配置、電壓等級等進行科學設(shè)定，使得光伏電站的并網(wǎng)操作有據(jù)可循。此外，對于光伏電站，還要加強調(diào)壓設(shè)備、無功補償裝置和無功發(fā)生器的改進和完善，提升分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的規(guī)范性和標準性，減少對配電網(wǎng)原有運行狀態(tài)的影響。

4.2 加強并網(wǎng)檢測和運行評估

在光伏電站接入配電網(wǎng)后，電力企業(yè)要根據(jù)相關(guān)文件積極開展配電網(wǎng)和光伏電網(wǎng)的安全檢測工作，嚴格根據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)安全規(guī)定》，執(zhí)行對光伏電站的驗電和故障排除工作。在實際工作中，電力企業(yè)要加強對光伏電站主要性能的重點檢測，例如低電壓穿越、電網(wǎng)適應(yīng)性、有功功率輸出特性、SVC性能、電能質(zhì)量等方面的檢測。同時根據(jù)接入配電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定，做好光伏電站接入設(shè)備的驗收和評估工作，主要從以下幾個方面開展評估實驗：光功率預測系統(tǒng)建設(shè)和預測能力、全站涉網(wǎng)保護定值與低電壓穿越的邏輯關(guān)系和低電壓穿越能力等。

4.3 加強無功補償研究

按照國家電網(wǎng)的有關(guān)規(guī)定，光伏電站并網(wǎng)需要加強無功補償性能的研究，尤其是對于大型的光伏電站必須具備動態(tài)無功補償能力。一方面，要針對AVC和無功設(shè)備容量進行全面研究和設(shè)置，使得光伏發(fā)電站并網(wǎng)后能夠與配電網(wǎng)形成統(tǒng)一的無功控制系統(tǒng)，同時要對電容和電抗器等無功設(shè)備之間進行協(xié)調(diào)控制；另一方面，有效利用光伏電站對配電網(wǎng)的無功配置能力，可以與相關(guān)科研單位和設(shè)備制造廠家進行深入研究，充分發(fā)掘光伏發(fā)電中的無功調(diào)節(jié)能力，確保配網(wǎng)的區(qū)域電壓能夠穩(wěn)定，使得整個電力系統(tǒng)的輸配電質(zhì)量獲得進一步提升[3]。

5 結(jié)語

總而言之，光伏電站發(fā)電技術(shù)還處在完善階段，隨著光伏電站應(yīng)用增加，其裝機容量不斷提升，嚴重影響配電網(wǎng)繼電保護系統(tǒng)，電力企業(yè)必須認真分析和總結(jié)光伏電站對于接入配電網(wǎng)繼電保護造成的影響，采取有效措施提升光伏發(fā)電性能，保障并網(wǎng)質(zhì)量，從而推動電力事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

【參考文獻】

【1】舒逸石，管霄，趙煒.分布式光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響[J].華電技術(shù)，2013（07）：70-71+79.

【2】陶梅玉，余婕，錢軍，等.光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響[J].低壓電器，2011（23）：37-41.

【3】慕錕.光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析[J].科技視界，2015（05）：313+385.