华油电网分布式光伏发电接入配电网继电保护探究

华油电网分布式光伏发电接入配电网继电保护探究

张秀会1 ,汤华军2  ,齐春影1 ,雍玉萍1 

1. 华北石油管理局有限公司电力分公司 河北省任丘市 062552
2. 2.中油国际尼罗河公司苏丹6区 河北省任丘市 062552

摘要：本文简要介绍了华油配电网继电保护的系统结构，主要研究了分布式光伏发电接入对华油配电网继电保护的影响，并对分布式发电接入并网继电保护设置进行了分析讨论，为分布式光伏发电并网在继电保护运行、管理及其规划等方面提供借鉴。

关键词：分布式光伏发电；配电网；继电保护

1.引言

分布式光伏发电通常是指利用分散式资源，装机规模较小，布置在用户附近利用太阳能发电的发电系统，一般接入0.4kV或6（10）kV电压等级的公共配电网，通常采用自发自用、余量上网的运营模式。但随着分布式光伏发电的迅速普及，导致其接入华油配电网的整体数量和规模持续增长，并使配电网由原来的放射状结构转变为多电源结构，给配电网的继电保护系统造成了不利影响。因此对配电网的继电保护，必须将配电网中涉及分布式光伏电站的情况加以考虑，从而完成更加合理的配电网继电保护配置方案。

2.分布式光伏发电并网对配电网继电保护的影响分析

华油电网的配电网是单一流向、放射式结构的单端电源网络，10（6）kV电压等级配电网的继电保护装置以阶段式电流保护为主，并且不安装方向元件。但是当分布式光伏发电接入配电网后，配电网变为多电源组成的复杂网络结构，潮流流向多样化。当系统发生短路等故障时，系统及光伏发电都向故障点提供短路电流，既改变了短路电流的大小，又改变了短路电流的方向，因此将会造成配电网原有的继电保护设备无法正常运行。

2.1三段式电流保护

在华油配电网中，使用最为广泛的保护装置就是三段式过流保护，而在配电网中接入分布式光伏发电使原先的结构发生了变化，例如，如果系统出现故障，而光伏发电会使电流流量大幅增加，进而造成故障电流也随之增加，故障电流又都流向故障点，从而严重影响电力系统的运行状态，所以，对于三段式过流保护，光伏发电所产生的影响有以下三个方面。

1、对保护动作的灵敏性造成影响。如配电网发生意外故障，并且出现故障的位置处于光伏发电的下游线路，在接入光伏电站之前，只有系统向故障点输送短路电流，此时对于继电保护装置而言，只要求对系统自身的电流进行相应处理。但是光伏电站接入配电网后，原有的配电系统以及接入的光伏电站都会对故障点提供短路电流，而此时对于原先的继电保护装置来说，其只可以对配电系统所提供的电流进行感知，由此在一定程度上降低了保护的灵敏性。

2、对电路保护动作的准确性造成影响。在分布式光伏电站并网之前，如果故障出现在馈线，只有配电系统会对故障点提供短路电路，而分布式光伏电站并入配电网之后，会瞬间增加流入故障点的短路电流，电流的突然增加对保护装置会产生更大的影响，因此会瞬间对保护装置的动作造成影响。

3、影响相邻电路的保护动作。分布式光伏电站并网后，在有故障发生时，流经故障点的电流会大量增加，此时因为故障点的绝缘效果，会迫使流经故障点的电流向其他线路进行分流，因而会使相邻线路发生误动。

2.2自动重合闸

华油配电网都是单侧电源的供电方式，如果线路一旦出现短路情况，系统便会立即进行自动重合闸，以此对故障点的供电进行切断处理，避免影响配电网的运行。假如分布式光伏电站并网后，如果有故障出现在光伏电站和配电系统的线路上，配电系统若在自动重合闸发生动作之前没有切断与光伏电站的连接，将会造成光伏电站向故障点提供短路电流，因而使得重合闸动作时出现电弧重燃的情况，造成重合闸合闸失败，进而严重威胁着整个配电网的运行安全，特别是严重影响了光伏发电。所以，在现行的保护基础之上，如果出现故障，务必要求在自动重合闸发生动作之前切断配电网中的光伏电站，并且要将反孤岛保护设置在分布式光伏电站端。

2.3电压调节

大容量的分布式光伏发电使所在线路电压越上限，而当其因故停下来时，又可能引起线路电压越下限。相邻线路必须增加附属设施才能满足电压调整的需求，这样又增加了接入分布式光伏发电的投资总成本。

3.分布式光伏发电并网继电保护设置

华油电网采用自发自用余量上网模式下的接入系统，无论是0.4kV或6（10）kV电压等级接入，都需要用户设置一个辅助设施，即光伏接入柜，然后在光伏接入柜中接入分布式光伏发电所在的电缆，同时需要将并网装机容量控制在0.4MW到6MW之间。

3.1 0.4kV分布式电源并网继电保护配置

分布式电源经专线或T接线路接入0.4kV配电网，用户侧低压进线开关及分布式电源出口处开关应具备短路瞬时、长延时保护功能和分励脱扣、欠压脱扣功能，并应配置剩余电流保护装置。

3.2系统侧的保护配置

在配电网6（10）光伏发电连接线路中，应当设置过电流保护，同时需要能够进行方向元件投退，如果经过验证对反方向故障不能进行防治，那么就应该将方向闭锁。在配电网侧线路的保护方面，必须确保三相一次重合闸能够正常发挥作用，而且在时间上，重合闸所需的时间应当不高于光伏电站切除所需的最长时间，此外，其功能必须要能够检测无压，并具有同期功能。这是因为非同期合闸会造成巨大冲击，造成严重的危害，因此需要避免这种现象的发生。对于节点位置，配置断路器应根据地区的相关规定采用合适的方式，其需要先调查分布式光伏电站的容量，然后才可进行专门配置。对于断路器的保护，应采用常规的线路，此时重合闸的功能必须得到保证，并且能够对线路进行无压检测。

3.3并网断路器的保护设置

通常并网总断路器，应当进行速断和过流保护的配置，例如配置光纤差动保护、过流保护以及带方向的过流保护等。此外，分布式光伏电站应当能够对孤岛实现快速的监测，并且能够对其与配电网的连接进行快速的切断。而那些非计划孤岛，从发生孤岛开始，到并网断路器断开结束，其时间应确保在2s之内。同时要求并网断路器要有低周、低压解列功能和高周、高压解列功能等。分布式光伏电站接入配电网后，应当设置间隙零序电压、电流保护在系统变电站主变上。如果分布式光伏电站并网后，且在用户内部电网进行接入，所采用的并网方式为不可逆时，需要进行逆功率保护的配置。

4.结论

随着清洁能源的发展，分布式光伏发电将会展现出巨大潜力，同时分布式光伏发电的并网接入对目前的华油电网将会带来重大影响，光伏电源接入后，需要我们对华油电网配电网继电保护的运行、管理及其规划做出重要改变，才能使电力系统的运行更加安全稳定。

参考文献

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[2]陈敏．分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究[J]．中国高新技术企业，2015，27：20-21．

[3]舒逸石，管霄，赵炜．分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响[J]．华电技术，2013，（7）．