光伏发电并网对配电网保护的影响分析与保护改进

光伏发电并网对配电网保护的影响分析与保护改进

宋继辉姜文秀王腾顾长青南雪江

国网山东省电力公司胶州市供电公司山东胶州266300

摘要：近年来，随着中国综合国力的不断提高，配送网络运输也增加了许多新技术来提高其运营稳定性。人们对电力的需求越来越大，对电力系统的安全性和稳定性的要求越来越高。在节能环保背景下，太阳能发电技术受到越来越多的关注和研究。光伏发电并网的好处在于省去了很多不必要的中间环节。本文重点介绍了光伏发电技术，阐述了相关定义，对配电网的影响及其保护和改进措施。

关键词：并网光伏发电；配电网络；影响；改进措施

引言：

光伏发电不仅能保护环境，还能使经济水平得到很大提升，在资源节约方面也有显著效果。目前国家大力支持光伏发电研究，配电网安全稳定增长迅速。但是由于光伏发电刚开始发展，运行规模还达不到一定要求，对接配电网络时还存在一定的风险。电力系统的运行模式是随着配电网大小改变的，配电网小于10KV将会导致电力系统辐射网络由垂直向水平转变。过度连接配电网络中的光伏发电设备将导致重负荷，这将影响电网的正常稳定运行。

一、对光伏发电并网的大致介绍

光伏发电由单级和双级系统组成。前者系统简单易操作且需要的零件不多，成本很低也不需要储存能量，能用最少的人工将发电效率达到最大。单级光伏发电的缺点是其母线直流电压不受系统控制，母线电流不受保护。控制光伏电网系统的主要是逆变器，逆变器控制电流的走向和系统功率的输出，由于其是控制核心就必须对质量和性能严格要求和把关，以免在电力系统工作中出现意外情况。两级并网光伏发电组件相对复杂，主要组件包括逆变器，控制系统和直流转换器。连接到配电网的交流电源必须由逆变器转换，以将直流电转换为交流电输入电网。DC转换器的功能则是对光伏阵列的功率进行调整和跟踪，从而能实时监测电力系统的运行情况。

双级式并网光伏系统的优点在于各部分分工合作，光伏阵列在低电压状态下就可以正常工作，其电源两级的转换是独立的，因此控制器所承担的任务就比较单一，对控制器质量和性能的要求就适当放松。但双级式的缺点在于零部件太多且结构复杂，给工作人员的操作带来极大不便[1]。DC转换器所消耗的电能也比单级式高出很多，在成本消耗方面双级式并网光伏发电并不占优势。

二、电力系统的安全性受到光伏发电下列方面的影响

（一）电力系统的稳定运行受光伏发电的影响

访问电力系统中的任何系统将或多或少地受到影响。主要表现为短路电流的流向，由之前的单一分布变成发散式分布，电力系统也从辐射分布变成多电源的小区域结构。在电力系统短路时，继电器是首当其冲受到影响的。主要影响情况如下所述：短路情况出现时，电力系统和光伏发电系统的各短路位置都会同时流入相同大小的电流，导致短路电流瞬间上升到最大。通常继电保护的变压器开关都在10KV左右，当短路电流过大系统无法承载是就会出现预警，同时保险丝熔断切断电源以免危险事故的发生[2]。

（二）并网光伏发电对维修的影响

光伏发电系统接入相应的配电网络，相当于接入电力用户，如果光伏发电系统的用电量超过一定的标准，并且配电网能够承受最大负荷冲突，就会出现孤岛效应。什么是孤岛效应，通俗的讲就是配电网络突然没有电压产生，但是并网光伏发电系统对电力系统附近的线路仍然处于供电的状态。这就会使电力系统造成紊乱，严重的会出现大面积电缆的烧毁导致断电。因此，在光伏发电系统的设计中应充分考虑各方面因素，最大限度地避免岛屿效应。同时维修人员在进行定期的检修时，也要仔细检测系统是否完好，从源头上解决可能出现的安全隐患。

（三）计量安全性受到很大影响

光伏发电系统接入电力系统之后，在很大程度上使电力系统的安全性得到很好的保证，但其存在缺陷急需解决。光伏发电系统在中国发展时间短，技术尚不完善。电表和电压表不能检测系统的功率输出[3]。这使得一些犯罪分子有机会利用这个漏洞窃取大量权力，影响电力系统的稳定性，同时给企业造成巨大损失。

三、相关的改进保护措施

（一）维护电力系统稳定运行的措施

首先，为了保护继电器，光伏系统提供的短路电流不能超过规定电流的1.5倍。对变压器的出现开关不需要进行保护，但是在光伏发电系统与电力系统对接时要反复校核相关参数，确保系统稳定性。其次为避免孤岛效应，系统重合闸的时间要相应的延长，配电网络反馈回来的电流信号及时删除，并网光伏发电系统的发电能力远远大于配电网络，有必要设定新的相对值，以此来缓解供电系统的压力。

（二）维修系统的相关改进措施

第一，加强对现场的安全管理。对配电网络及光伏发电并网系统的检修工作，制定系统的检修管理规定，提高工作人员的安全意识，保证在检修过程中不会出现安全事故。第二，提高和规范相关的技术手段。对入网检测系统硬件进行整体提高并对其性能最大程度优化，防止孤岛效应的出现，保证出现开关断开后并网光伏系统不再工作。

（三）保证计量安全采取的相关措施

首先，要对用电户进行相关用电规则的宣传和普及，让用电规则深入人心。使人们明白漏电偷电的严重后果及需要承担的法律责任，人们轻易就不会触碰法律禁区。其次，尽快完善并网光伏发电系统的检测，并在所有光伏发电场地安装专用检测测量装置。实时监测和跟踪动态变化，对偏远地区的用户重点监控，防止电量流失的情况出现。最后，将智能电表大面积使用，智能电表不仅能计量电压电流，还能有效监测光伏发电系统的电力输出情况[4]。

四、结束语

从文章中可以看出，并网光伏发电系统给人们的生活带来了极大的方便，为电力系统的正常稳定运行做出了巨大贡献。但随着用电户数和用电量的激增，配电网络和光伏发电系统在对接上出现了一些问题。本文主要介绍系统存在的主要问题及相关解决方案。光伏发电并网系统在我国刚刚起步，需要尽快在性能和系统结构方面加大研究力度，相信经过不断的完善一定会被大众认可和接受，同时也会使我国的发展更上一个台阶。

参考文献：

[1]陈权，李令冬，王群京，段晓波，叶金根，曾野.光伏发电并网系统的仿真建模及对配电网电压稳定性影响[J].电工技术学报，2013，03：241-247.

[2]何后裕，何华琴，李小双.光伏接入对配电网网络损耗的影响分析[J].现代电子技术，2014，06：158-162.

[3]郭剑，徐剑楠.光伏并网发电对配电网的影响以及应对调整策略[J].电力需求侧管理，2014，02：38-40+44.

[4]于湛瑶.基于光伏发电并网对配电网保护的影响及对策[J].科技经济导刊，2016，22：74+65.