分布式光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響

趙航 華北水利水電大學

前言

光伏發(fā)電作為一種利用大自然又不傷害大自然的新型技術(shù)，完全符合當今社會的發(fā)展要求。于是這一技術(shù)在日復(fù)一日的實踐中變得茁壯又蓬勃，是目前我國在電力資源方面的一塊基石，但分布式光伏電站并網(wǎng)意料之中的對配電網(wǎng)的繼電保護產(chǎn)生了一定的影響。筆者就分布式光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護造成的影響以及分布式光伏電站并網(wǎng)控制方面的相關(guān)技術(shù)研究作出了探討研究，文中所現(xiàn)觀點僅代表筆者自身，不成熟之處還望廣大讀者見諒。

1 分布式光伏電站并網(wǎng)控制相關(guān)技術(shù)研究

1.1 分布式光伏電站并網(wǎng)的特點

分布式光伏電站并網(wǎng)有著獨一無二的特點，但如果要問分布式光伏發(fā)電這一技術(shù)怎么樣？問題包含的方面過于龐大，是不能一概而論的，還是要具體情況具體分析。而就分布式光伏發(fā)電的特點而言：其一，是輸出功率相對較小，通常情況下，一個分布式光伏發(fā)電項目的容量在數(shù)千瓦以內(nèi)，這與集中式的電站有所不同。分布式光伏電站的大小對發(fā)電效能幾乎沒有什么影響，間接地對經(jīng)濟也沒有什么影響，也就是說，無論光伏系統(tǒng)的規(guī)模是大還是小，在投資收益率這方面沒有過大的區(qū)別。其二，是環(huán)保效益尤為突出，對自然造成的污染小。分布式光伏發(fā)電項目在發(fā)電過程中，運用的是太陽能，不用擔心枯竭，不會產(chǎn)生噪音，也不會對空氣和水造成污染，對環(huán)境的長期改善極為有利。其三，是能夠在一定程度上緩解部分地區(qū)的用電緊張狀況。不過由于分布式光伏發(fā)電的密度相對較低，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積有限，只能臨時性的舒緩用電緊張，不能從根本上解決用電問題。其四，即發(fā)電與用電可以同時存在。大型地面電站發(fā)電是升壓接入輸電網(wǎng)，為電站運行而發(fā)電；而分布式光伏發(fā)電是接入配電網(wǎng)，發(fā)電與用電同時存在。以上幾點，是分布式光伏電站并網(wǎng)的特點，也是其優(yōu)勢所在。

1.2 分布式光伏電站并網(wǎng)的接入方式

有兩種接入方式可以進行分布式光伏電站并網(wǎng)。其一為專門線路接入。這一方式指的是，在分布式的電源接入點為其設(shè)置一個專門的開關(guān)，在電源直接接入時，用開關(guān)控制變電站、開閉站、配電室等的電量，在此過程中要控制好并網(wǎng)的電容量，確保在合適的范圍之間；其二，是“T”字接線方式，也就是分線接入，這種方式與專門線路接入相反，在分布式電源接入點處不設(shè)置專門開關(guān)，但也需要控制好并網(wǎng)的電容量，確保在合適的范圍之間。

1.3 對分布式光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)斷路器的保護配置研究

針對分布式光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)斷路器有以下幾種保護配置。反時限的保護，反時限保護有一個專業(yè)的公式，通俗的來解釋就是指保護裝置的動作時間與短路電流的增大成反比，即電流越大，保護裝置發(fā)揮作用的時間越短；母線自動切斷裝置，一般情況下，在系統(tǒng)正常運行時，兩段母線互不干擾，各司其職，自動切斷裝置在運行中實時對母線電壓情況進行檢測。一旦某段母線電壓出現(xiàn)異常，但其它部分的電壓處于正常時，母線自動切斷裝置就會被啟動，當電壓恢復(fù)正常時，母線自動切斷裝置恢復(fù)常態(tài)，這一設(shè)置可以有效加強供電的可靠性，促進電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。另外還有前加速重合閘裝置，當系統(tǒng)檢測到短路電流值異常高的時候，斷路器迅速分閘，經(jīng)過些許時間后開始緩慢合閘；當故障解除時，系統(tǒng)自行智能調(diào)整后便可以穩(wěn)定運行；反之，則運用反時限的保護跳開斷路器，解除故障。前加速保護可以在一瞬間切斷電流，加大保護力度。

2 分布式光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響

通常情況下，我國無論是中壓配電網(wǎng)還是低壓配電網(wǎng)都是以單電源的放射式網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)供電形式的。這樣的供電網(wǎng)，接線簡單，操作容易，電流方向單一，功率方向單一，有效的保護了系統(tǒng)的擴容，針對這種供電網(wǎng)模式，實施了配電網(wǎng)繼電保護這一策略。分布式光伏電站并網(wǎng)的施行，從本質(zhì)上改變了配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，使原來簡單的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，同時也變得多元化，就好像一株直愣愣光禿禿的小樹苗變成了一棵枝繁葉茂的參天大樹。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)未改變之前，三段式電流的使用極其廣泛，但結(jié)構(gòu)改變后的光伏發(fā)電，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，會出現(xiàn)一種電流量越大，故障越大的情況，從而對電力系統(tǒng)的運行造成嚴重影響。分布式光伏發(fā)電在三段式電流的運行中降低了電路出現(xiàn)故障時保護反應(yīng)力的敏感度與準確性，也間接的降低了相鄰電路的保護作用。此外，從我國的用電大環(huán)境來看，配電線路的結(jié)構(gòu)基本都為單側(cè)電源，只要線路出現(xiàn)短路狀況，系統(tǒng)在第一時間立刻跳閘。切斷故障線路的所有供電來源，盡量避免造成配電網(wǎng)整體運行故障，但在分布式光伏電站并網(wǎng)后，如果在合閘后才切斷電源的話，電流很有可能重新進入線路，合好的閘合會自動復(fù)原，配電網(wǎng)的安全將會受到嚴重的考驗，甚至有意外產(chǎn)生。最后，熔斷器是電力系統(tǒng)中一種普遍的自動保護裝置，當線路中的電流過大且線路本身承受不住時，熔斷器就會意識到危險的來臨，自動進行切斷電路的操作流程，實施檢測并保障配電網(wǎng)的安全運行。在一般情況下，電路的分支處和變壓器的高壓側(cè)是安裝熔斷器的首選位置，這樣無論在哪個方向出現(xiàn)電路故障，熔斷器都可以立即作出判斷并進行切斷電路的操作，從而加強對電力線路的保護，但分布式光伏電站并網(wǎng)后，線路的基本運行結(jié)構(gòu)在本質(zhì)上發(fā)生變化，線路的穩(wěn)定狀況大不如從前，以上幾點便是分布式光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響。

3 結(jié)論

隨著環(huán)境保護的加強，越來越多的環(huán)保型能源出現(xiàn)在大眾視野中，尤其是以利用太陽能能源為首的分布式光伏發(fā)電，筆者相信在未來的電力發(fā)展中分布式光伏電站并網(wǎng)會應(yīng)用得越來越廣泛，雖然目前此項策略存在諸多小問題，但在研究人員的努力下也出臺了與之抗衡的相關(guān)對策，隨著分布式光伏電站并網(wǎng)在發(fā)展改進的路上愈行愈遠，各種制度也會越來越完善，電網(wǎng)內(nèi)部的隱患也會逐漸減少，直至為我國的電力系統(tǒng)添上濃墨重彩的一筆，帶來全新的面貌。筆者在本文中就分布式光伏電站并網(wǎng)控制相關(guān)技術(shù)和分布式光伏電站并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護的影響進行了簡要的分析，但由于筆者經(jīng)驗尚淺，分析內(nèi)容尚不全面，文中的探討分析不足之處略多，還望廣大讀者看完后不吝賜教，筆者也會在研究的路上繼續(xù)走下去，對分布式光伏電站并網(wǎng)進行更深層次的研究。