基于分布式光伏并网继电保护关键技术研究与应用

基于分布式光伏并网继电保护关键技术研究与应用

苏睿 闫炳玮

国网古浪县供电公司 甘肃省武威市 733100

摘要：在现如今的阶段，光伏电源作为一种全新的能源，逐步受到了越来越多的人关注，并且在发展的时候，国家也出台了相应的政策，对光伏发电进行支持。目前，越来越多的分布式光伏电站已经进行并网，使得我们国家的电力资源供应呈现出更加多元化的特征。与此同时，分布式光伏电站还会对配电网的继电保护带来影响。基于上述的原因，本文结合笔者相关实践经验，就分布式光伏并网对配电网继电保护的影响进行了分析和思考，并提出了自己的看法，通过和各位进行分享，希望能够给各位带来一些指导和帮助。

关键词：分布式光伏并网；继电保护；关键技术

引言：随着环境问题和能源问题的日益严重，新能源技术开始高速发展，光伏并网发电是新趋势。现在，我国光伏产业规模在不断扩大，光伏行业市场容量呈现不断的上升趋势。光伏系统并网成为太阳能资源利用的主要方向，但是光伏发电系统的输出功率受到很多外界环境的影响，对配电网会产生不良影响。所以，在光伏发电系统应用中，应该合理的分析其对继电保护产生的影响。

1.光伏并网系统的概述

现在光伏发电主要有两种运行模式，并网运行和孤立运行。和孤立运行的光伏发电相比，并网运行具有较多优势：第一，光伏发电的波动性和间歇性能够被大电网很好的消纳，供电质量及其稳定性能够得到较好的保障;第二，大电网提供稳定的频率和电参考，光伏发电系统能够始终在最大功率点处运行，使光伏发电的整体运行效率大大提升;第三，因为供给了强大的备用容量给大电网，能够降低光伏发电系统中对于储能设备的资金投入，减免了储能电池的维护和运行费用，另外也减少了因废旧储能电池处理造成的环境污染。

2.光伏发电对配电网继电保护的影响

2.1光伏发电并网对电流保护和重合闸的影响

三相短路的故障一般最为严重，此情况对配电网的影响也更大，故分析系统涉网严重情况，在系统最大运行方式下发生三相短路时的情况来定义并网系统的保护安全界限。光伏发电涉网保护问题除了针对电流保护之外，配置有重合闸前加速和后加速以及保护电流的电配网，也由此产生自动重合闸问题，当光伏系统发电电源与并网系统电源之间联接线发生故障导致保护动作后，在自动重合闸重合之前，并网电网仍然与光伏电源联络在一起，光伏电源没有解列，光伏电源就会继续加大故障点的故障电流，因为其继续向故障点供电，并且会导致电弧无法熄灭，并且重合闸重合会使故障点电弧阶跃重燃，甚至无法熄灭，使临时性故障转变成永久性故障，造成巨大损失。

2.2光伏发电并网对熔断器、重合器和分段器的影响

熔电器作为一种电流保护器，具有结构简单、操作便捷、成本较低等各种优势，在配电系统、控制系统及用电设备中十分常见。具有反时限特征的熔断器，在电流大的情况下熔断时间就会短，相反在电流小的情况下熔断时间就会长，这种装置在馈线自动化重合器与分断器配合方案中十分常见，可以在整定时间段内进行故障电流的检测动作并跳闸。重合器作为配电网自动化中的一种智能化开关设备，不仅具有控制功能还可以起到保护的作用。为了避免事故进一步扩大，一般情况下在第一次、第二次被整定为快速分闸时，就能够被预先整定重合器的动作程序快速指定分闸动作，有效排除瞬时故障。重合器之后的几次动作都是有时限的，从而能够更好地与分断器配合。分断器的开关设备在失压、无电流状态时能够自动进行分闸主要分为有电压-时间式和过电流脉冲计数型两种，主要在隔离线路区段加以应用。

3.分布式光伏电源的配电网保护方法

3.1切除分布式光伏电源

分布式光伏电源接入配电网后会对配电网的自护机制产生多方面的影响，因此在电路网络发生故障时，快速切断分布式网络，那么配电网就可以使用传统机制来进行自我修复。这个方式对于传统的保护系统来说变化最少、付出最低，不过依旧有一些疑虑，首先，分布式光伏电源应该在检测到电路故障之后从配电网中移除；其次，按照目前的某些标准，分布式光伏电源的移除时间应该是在产生故障之后且自动重合闸之前，但是在实际的操作中，未必可以一定做到这一点，因此依旧会对配电网的自我保护造成一些影响。

3.2引入故障限流器

故障限流器是一种降低故障电流的原件，在配电网发生故障时引入故障限流器，大大降低了发生故障时配电网中的配电电流，并且不会对配电网产生影响。但是这个方法仍然存在些许不足，比如，在发生故障期间，分布式光伏电源难以稳定的支持系统运行。

3.3基于多代理系统的保护方案

利用数字化技术，在传统配电网中搭建通信网络，基于智能化的数据分析，对配电网中的各部分状态进行数据采集与检测分析，由此一道电路网络发生故障依靠智能化的数据分析算法，可以第一时间准确的知道故障发生的位置及其他基本信息。在通过对于故障的分析以及电路网络设备的状态信息的分析自动找出恢复故障的方法，达到快而准的解决电路故障的目的，但是此方案需要极其复杂且可信程度高的通信网络。

4.分布式光伏电站接入系统运行的有效策略

4.1主变压器中性点间隙联切光伏电站并网电路

当前大电流接地系统通常选用分级绝缘变压器。为避免故障发生时形成的过电压会损坏变压器的边缘，应设置中性点不接地的间隙保护及中性点接地的零序电流保护。若变电站的母线线路出现短路故障时，如果故障元件的保护拒动，通过间隙接地的变压器中性点的电位会增加至相电压，分级绝缘变压器的边缘容易受到破坏，中性点间隙接地保护的基本功能便是在中性点电压增加到高限前瞬时切除电源线路和主变压器，由此确保变压器工作正常。

4.2并网恢复及逆功率保护

当电网出现扰动时，在电网频率与电压返回正常之前光伏电站应确保并网中断，且在电网频率及电压恢复正常后，光伏电站需在可调延迟后才可实施并网，延迟周期通常控制在20s~5min之间，实际延迟周期需依据光伏电站接入方式及容量大小和分批并网要求及调度技术人员制定；大中型光伏电站应按照相关综合指令实施操作，不能擅自并网。如果光伏电站选用不可逆并网模式，则应设置逆向功率保护装置。如果他呢到逆向电流高于整定值的5%，则光伏电站需在0.5~2s内完成电网线路的切除。

4.3防孤岛保护及局部式光纤差动保护

在防孤岛保护中，线路系统侧保护动作先切除故障线路，之后防孤岛保护动作将光伏电源切除，由此避免光伏电源超过一定容量而引发保护拒动或误动。该种保护方案可针对性的切断接入故障馈线的光伏电源，非故障馈线上的光伏电源则可继续确保并网运行。另外，为降低瞬时故障干扰，中低压配电网会在馈线首端安置快速重合闸，且动作时限设定在0.2~0.5s之间。在故障线路光伏电源未完成脱网时，快速重合闸动作可能引发故障点电弧重燃，使瞬时故障转换成持续性故障，且容易引发非同期合闸，降低电气设备寿命。所以在有接入光伏电源的部位不应采用快速重合闸。由于传统微机保护容易受到分布式光伏电站的干扰，在技术参考标准下，可选用局部式光纤差动保护，由此不仅能克服光伏发电受阳光因素的局限，还可减少因电流增加造成的保护灵敏度下降问题，可有效改善配电网继电保护运行可靠性及稳定性。

结语：

综上所述，有针对性的对于新能源并网对配电继电保护的影响进行简要的分析和论述，是十分必要的，针对相关方面的影响因素着重探究并提出相对应的应对策略，可以從根本上确保分布式光伏发电有更好的效果并呈现出更优良的应用效率。同时也要着重注意到新能源并网对配电网的网损、潮流、电压、系统保护等造成的深远影响，为了从根本上有效确保分布式发电系统接入传统配电网后安全平稳的运行，还需要进一步探索和实践。

参考文献

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