光伏并网对配电网继电保护的影响探究

光伏并网对配电网继电保护的影响探究

李雪清

（云南红河技师学院云南省红河州开远市661600）

摘要：传统发电模式有着资源消耗大、产量少、成本高、污染重的缺点，为了保护环境和推动经济更快速地发展，近年来我国大部分地区都开始利用太阳能进行发电。太阳能发电有两种方式，一种是光伏发电，另一种是太阳能热发电。其中光伏发电的优势比较明显，它的维护方便简单、使用寿命长，而且不污染环境，因此在全国范围内被广泛应用。这些光伏电站大量接入到配电网中，使原来的配电网系统由单边逐步转变成为双边或者多边的供电性网络，由此使配电网的内部结构发生了一些变化，对配电网的继电保护产生了一定的影响，本文将重点对这种影响进行研究与分析,并提出解决其中不良影响的对策。

关键词：光伏并网；配电网继电保护；影响探究

一、光伏发电的优点阐述

光伏发电系统是利用光生伏特效应将太阳能转换为电能的发电系统，它具有传统发电系统所没有的一些优势：

首先，这种发电模式十分的环保。光伏发电需要的资源主要是太阳能，太阳能是一种清洁能源，它无色无味，对环境不会造成污染。其次，由于太阳能的分布十分广泛，因此，光伏发电不受地域的限制，我们可以直接在建筑物的屋顶上安装光伏发电的装置。再者，太阳能属于可再生资源，没有枯竭的危险，光伏发电不用担心资源储量的问题。另外，光伏发电不需要消耗煤炭等材料，也不需建设输电线路就可以进行供电，极大地避免了资源的浪费，使得发电的成本大大降低，有利于我国走可持续性发展道路。同时也不会对环境造成污染，有利于建构环境友好型社会。再者，利用太阳能进行发电的时候也不会有噪音污染，不会妨碍居民的日常生产生活。最后，光伏发电的建设周期短，只需短短几个小时就可以安装成功，安装成功之后立刻就可以投入使用，并且有着很好的发电效果。

二、光伏发电模式的发展分析

太阳能在十九世纪七十年代就开始在人们的日常生活生产中大量地应用，在此基础上，光伏技术也得到了很好地发展，人们也渐渐认识到了太阳能的各种优点，对它的热情只增不减。太阳能被广泛地运用到照明、通信、玩具制造、农业、发电、生产运输、畜牧业等各个领域当中，人们对太阳能的需求也不断增加。国家也制定了相关的政策，大力鼓励光伏产业的发展，我国已经有很多省份修建了大型的光伏电站，并且拥有光伏电站的省份也在不断增加。光伏电源持续接入配电网将是不可逆转的趋势，因此应该深入研究光伏并网对配电网继电保护的影响，找出方案解决它造成的不利影响，努力完善智能国家电网的建设是我们目前的主要任务。

三、光伏并网对配电网继电保护的影响研究

由于光伏发电有着诸多优点，我国的光伏发电规模在短时间内迅速地扩展，使原始的配电网系统从单向朝着双向甚至多向的趋势发生转变，这样的转变使电网中的电流的大小、方向和速度等产生了一系列的变化，势必会对继电保护产生一定程度的阻挠，从而导致不良结果的发生。因此，必须重视光伏电源进入电网后对电网继电保护的影响研究，找出降低这种不良影响的方法，保证光伏发电的稳定发展。以下是影响分析的主要内容：

（一）对重合闸的影响

多数情况下配电网所出现的一些故障问题都是暂时的，所以在配电网系统当中利用重合闸可以使系统的稳定性得到很大的提升，使工作人员不用时刻盯着配电系统，同时也减少了维护配电系统的次数，降低了工作量。在单线条供电的配电结构之下，可以利用重合闸解决由于一时的故障出现的问题，使配电网能够较为正常的运行。但当光伏电源引进后，情况就变得复杂起来。如果发生故障后，配电网和光伏电源之间断开了联系，重合闸就能继续保护配电网，就不会受到光伏电源的不良影响，也不会导致严重的事故发生。但如果光伏电站的电源没有在故障发生时立刻结束与配电网系统间的联系，就会使部分电网和其余电力系统分离，使其的电压和频率的波动范围增大，此时极易出现频率崩溃和电压崩溃的现象，造成较大范围停电的不良后果。

（二）对备用电源的影响

备用电源是在正常电源出现问题时启用的电源，为了不耽误居民正常的生产生活，备用电源会在正常电源断开之后自动启用。但光伏电源为了避免在非同期合闸中产生高强度的冲击电流破坏电网及其设备，就会使备用电源较为迅速的投入使用，在这个过程中极易产生用电故障，这是光伏电源的使用对备用电源的不良影响。

（三）对配电网的影响

首先会对电网频率产生一定的影响。光伏的容量较为狭小，一般情况下不会对电网的有功电力平衡产生影响的，但其规模超过一定限度时，就一定会对电网频率的稳定性产生相应的影响。其次会对配电网的一些设备尤其是中低压的设备产生影响。光伏系统是从配电网接入的，一旦配电网被不明因素干扰，光伏的接入就会使障碍电流的通过量增加，影响其中的中低压设备。最后是对电网频率的影响，光伏设备发电的时候会使系统有一定的不稳定性及任意性，这样的特性使电网的频率也不能保持一个恒定的状态。

（四）谐波污染

光伏发电要实现并网必须要经过逆变装置的转换，而当直流电经过转变变为交流电后，就产生了谐波，导致输电线路、变压器和电机损耗加大，使保护装置接收错误信息而产生误动，引起事故或者造成大范围的停电现象。

（五）对熔断器的影响

熔断器是一种构成简单、造价较低而且易于操作的电流保护器，它通常应用于配电系统、发电系统和继电保护当中。但目前的熔断器不能够有效可靠地保护太阳能电池阵列，也不能避免其遭受故障电流或者雷击，甚至有的熔断器会因不能承受过多电流通过，冲击了在熔断时产生的电弧，使导线燃烧，对光伏发电系统造成损害，不能起到其保护作用。

四、不良影响的解决方案

（一）制定合理的政策，做好监督和管理

相关部门要根据光伏电站的特点，结合当地的实际状况，制定出合理的制度，以保证太阳能发电的正常运行。比如在建设光伏电站之前，先对当地的地形、产业分布、用电量等进行考察，将光伏电站的使用与当地建设相结合，促进当地的可持续发展。在建设光伏电站时要做好监督管理政策的制定，只有政策的制定和实行才能保证监督和管理工作的高效开展，防止粗制滥造现象的出现。在设备正式投入使用之前还要进行反复地测试，确认设备的质量，提高产电质量，避免事故的产生。

（二）合理设置光伏电源的接入位置

光伏电源的接入点位置的选择和接入容量的大小都会对配电网的继电保护系统造成影响。如果光伏电源的接入容量超过了接入的电网的最大容量，那么配电保护系统就无法发挥它的作用，就不能保证供电的安全性，使用电故障产生。要解决这个问题，可以利用电感器。电感器有着限流的作用，可以设置阻抗值限制短路电流的产生，更好地控制电源，维持它的稳定与安全。

（三）正确处理电网谐波污染

要不断投入资金开发新技术，用研究出的先进的技术来处理谐波污染降低电能的损耗。比如电能质量控制器、APF、SVG等新兴技术和新产品就可以解决污染问题，改善用电质量和制电环境，减少能源、设备的消耗和损害。当电网供电时使用可控硅、二级电管等产品时，就会产生严重的谐波污染，破坏了电网供电环境。此时使用较为先进的技术如APF，就会减弱电网当中比较严重的电流谐波，也解决了电压谐波带来的危害。此时整个设备就恢复了它的稳定，居民的用电就会比较安全，能耗也会降低。

（四）利用先进技术，解决安全问题

我们需要多角度、多方面的研究解决问题的方法。为了使光伏并网系统进入电网后不造成大的波动，要加强有关光伏并网系统的仿真实验的开发和研究。要采用国际上通用的先进的仿真技术，根据实际的情况模拟真实的配电环境，反复进行研究和对比，做出更合理、更优秀的设计。也要建立健全有关的技术规范和标准，使光伏并网系统有效安全的运行。

（五）发明光伏发电系统保护专用的熔断器

太阳能光伏发电系统保护需要安全可靠的熔断器，为了保护导线和电气设备，避免电流过量发生故障，必须发明专用的熔断器，为光伏发电系统提供相应的短路保护和正反两个方向的电流过量保护。

（六）改进配电网的保护配置

在光伏并网系统中增加馈线保护的方向元件，使保护在靠近电源的那一侧首先进行，让保护系统更具灵活性和有效性。让故障发生后，光伏系统可以及时地和电网断开联系，防止保护系统接受错误信息，使保护操作无效。

（七）装好安全防护装置

光伏发电并网会受到附近电网的影响，要根据光伏电站不同的并网方式，合理装好相应的安全装置，让突发障碍产生之后光伏发电系统立刻从原有的电网系统中撤离，维护发电系统的稳定性和安全性。

五、结语

光伏发电并入电网带来了许多好处，它的安装和应用使我们节省了煤炭、天然气等不可再生资源，避免了空气污染，也提高了供电效率和供电质量。但在利用光伏发电的过程中也遇到了很多问题，比如光伏发电只能在天气好的时候才能进行，它的运行受制于天气。而且一天中光照的强度也不同，这就导致光伏系统的稳定性不太好。虽然光伏发电的应用范围也很广，但有一些地区还是不适合设置光伏电站，这也是光伏发电的缺点之一。另外，光伏并网对继电保护也有不利的影响，它接入电网后使继电保护系统的重合闸的功能受到限制，也使电网频率不断波动，不能维持原电网系统稳定的状态。因此，要想继续进行光伏发电，就必须建构与光伏发电系统相符的配电网系统，找到使光伏发电能够更大发挥其优势的运行方式，做好相关技术的投入与研发，促进光伏发电并网技术的发展。

总之，目前光伏产业的发展前景较好，发展速度也很快，将来也会在更多的领域内深入发展。它的优点是不言而喻的，不仅降低了人们的生活成本，而且在很多方面为人们提供了极大的便利。但在带来好处的同时，它不可避免的也会带来一些问题。比如会影响从前的供电系统，会对配电网的继电保护有一些不利的影响，这些影响绝大多数都是技术性上的，因此需要我们投入大量的精力去对相关的技术和模式进行开发和改革，结合当地的实际情形进行准确地调整，使光伏系统和配电网络保护系统相适应，提高电能的产量和质量，使产电系统维持一个较为稳定的状态，减少故障的发生，让光伏产业更好的使人们的生产生活收益，使我国的光伏产业不断优化自身、得到进步，走在世界的前列。

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