光伏电站并网对配电网继电保护的影响分析

光伏电站并网对配电网继电保护的影响分析

王双起  

山东电力工程咨询院有限公司   山东 济南  250013

摘要：光伏电站是分布式电站的主要类型，可最大化利用区域内的分散资源，在用户周边区域设置光伏电站能够收集太阳能，通过能量转换达到发电目的。当前，光伏电站得到不断普及，光伏电站并网数量也有所增加，原有的放射状结构的配电网逐渐转换为多电源结构，这对配电网继电保护产生了不利影响。鉴于此，文章针对光伏电站并网对配电网继电保护的影响进行深入分析，以期为相关研究提供参考。

关键词：光伏电站；并网；配电网；继电保护

引言

太阳能是我国最重要的绿色可再生能源，太阳能在光伏发电的支持下，可以生产更多的电力能源，不仅迎合节能环保发展理念，而且还能满足社会发展对电能的需要。光伏发电站多会选择分布式的形式，为配电网提供补充，光伏发电站有很多优势，除了可以节约成本，而且也能在很大程度上提高供电的可靠性。但是随着光伏电站并网数量、规模的增加，其对配电网的影响也逐渐暴露，给配电网的安全、稳定运行带来了较大的威胁，只有深入分析光伏电站并网对配电网继电保护的影响，并提出有效的改善对策，才能更好地促进我国现代智能电网的建设与发展。

1光伏发电站

（1）光伏发电系统的特点与结构光伏发电站借助光伏组件，可以将太阳能转化为电力能源，光伏发电的主要优势就是节能环保，而且光伏电站在环境兼容性方面也有很大的优势，可以有效地加强近距离电力用户与配电网间的匹配与安装。光伏发电系统的结构主要有电池板、电容适配器、主开关、蓄电池组、控制器、交直流变换器等，如果需要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。蓄电池可以连接电容适配器，从而加强对电能电容的调控。蓄电池连接核心逆变器，能够为配电网与电能资源的适配提供重要保证 [1] 。光伏发电站的主要优势就是可以实现配电网当地光伏电站产能就地消纳的基础上，加强与其他能源网络的调节，从而起到相互补给的效果，同时也能将多余电能进行征收，这样的运行模式更加的灵活，但是对硬件设施及技术有较高要求，所以发电成本相对较高，这也是电力企业发展中需要重视和解决的问题。（2）配电网结构现阶段我国的光伏电站在并网结构建设上也取得了显著的进步，但是其对配件网系统的继电保护也会带来一定的影响。以往大多选择的是常规配电网结构，如树干型、环网型、放射型等，其中放射型的操作比较简单，在保护整定方面也较为便捷，而光伏电站并网系统可以并入到放射型配电网络中，同时使电站结构也发生了一定的变化。

2光伏电站并网对配电网继电保护的影响

2.1对电流保护的影响

在传统的放射式并网结构中，电流单向流动，电路故障多为瞬时故障，配电网继电保护需要在电流、电压及距离等多项因素的共同作用下才能发生。若并网的光伏电站发生故障，其故障电流值与分布情况会和未并网时有明显差异。普通继电保护的灵敏度和速度等无法满足光伏电站并网要求，若连接电站数量与电网实际容量达到一定的值，将会导致正常的继电保护运行受到干扰。光伏电站对故障电流有一定的助增和分流效果，而使保护装置所接触的电流发生变化，影响保护范围与保护敏感性。光伏电站并网对配电网继电保护的影响具体如下。

2.2接入形式

根据光伏电站并网电压情况，能划分出小、中、大三个规模级别。其中，由380V电压值并网的光伏电站属于小型范围；10kV~35kV的电压值，为中型电站；超出66kV电压值，属于大型电站。现如今，光伏电站并网通常是利用中低压端进入，我国配电网下，基本是110kV的变电站进行并网，而且是由10kV或是35kV的母线处连接。

2.3加强半导体材料的应用

光伏电站可以将太阳能转化为电力能源，所以为发挥出光伏电站的作用，在工程建设方面就需要保证光伏电站的安全性和可靠性。光伏电站在运行中，主要就是利用半导体材料进行发电，将半导体接触到光伏接触后，就会转化为电能，这样的原理被称为生伏特效应。光伏发电技术可以加强对太阳能源资源的利用，但是由于受到时间因素的限制，光伏电站发电的稳定性也会受到很大程度的影响，特别在夜间，无法利用太阳能进行发电，可见与火力发电、水力发电相比，时间对光伏电站太阳能利用的稳定性影响更大。太阳能资源属于可再生资源，但是在开发利用中也会受到天气环境因素的影响，当遇到多元、雨雪天气，就会影响光伏电站的发电功效，而且倘若光伏电站所在环境和地理位置本就有很高含量的污染物质，会降低空气能见度，从而影响太阳能发电效果。

2.4光伏电站本身异常的影响

光伏电站本身的容量存在差异，或发生故障的位置不尽相同，将会导致馈线部分保护效果下降，甚至产生拒动现象。若并网结构某处存在故障，则会在该线路保护装置处进行保护操作。故障一般是来自系统侧电源与光伏电站，产生的过电流大于未并网时的电流，保护装置仅能通过系统侧电源获得电流，而在光伏电站会发生分流的现象，以至于保护装置附近的电流不多，使得该处敏感度降低，若光伏电站容量空间大，会直接产生拒动的现象。若其他线路也存在异常，则保护装置能够获得系统侧电源和光伏电站的输出电流，在光伏电站的助增作用下，增加对其他线路的保护灵敏度。

2.5自动重合闸

电力系统故障多来自输电线路，输电线路时常发生瞬时故障，如闪络等。若输电线路被继电保护切断，电弧会同时熄灭，并恢复对应位置的绝缘性能，此时，若合上输电线路上的断路装置，即可恢复正常的电力供应。如果输电线路发生永久性故障，如断线、绝缘子被击穿等问题，此时线路即使被断开，也不会消除故障问题，重新合上电源后，线路依然会断开，无法进行电力的输送。我国现有光伏电站主要和中低压系统连接，因此重合闸的类型多为三相一次重合闸。自动重合闸的应用，需要注意下述内容。（1）在启动重合闸时，最好选择控制点与断路装置点不对应的方式，以确保控制开关始终位于合闸状态下，而断路装置为断开状态，若此时启动重合闸，能够有效规避非正常状态下发生的跳闸，能够一次重合；（2）重合闸的动作频率需要根据标准设定；（3）自动重合闸能够在实行合闸动作的前后，适当提升继电保护的速度，需要保障自动重合闸装置与继电保护装置运行的协调性，确保及时解决故障；（4）若线路的两侧均有电源，在操作时必须注重合闸的同步性，同时完成两侧的合闸操作；（5）自动重合闸操作之后，需要能够自动恢复原位，便于后续操作。

2.6对备用电源自投的影响

通常，只有在母线电压有所下降或进线没有电流的情况下，才会启动备用电源自投装置。在双电源系统下，若主线路由于故障或其他突发情况出现跳闸的现象，光伏电站发生“孤岛效应”，此时母线中虽有电压继续通过，但存在动作延迟等现象，将会直接启动备用线路，以至于对应区域的负荷长期无电压，可能引发非同期合闸。

结语

光伏电站并网对配电网继电保护的影响较大，只有分析光伏电站并网对配电网继电保护的影响，并采取有效的措施，规避不良影响，以促进电力事业的绿色可持续发展，助力全国“碳达峰”“碳中和”目标的实现。

参考文献

[1]熊飞,董蓓蓓,刘艳丽,翟剑.分布式光伏电站接入系统后的继电保护配置[J].内蒙古电力技术,2021,39(01):64-67.

[2]方景辉,温镇.分布式光伏就地自适应电压控制策略研究[J].电力系统保护与控制,2015,43(23):49-55.

[3]张正祥,孙农,黄昱昊.光伏电站并网对配电网继电保护的影响探索[J].自动化应用,2020(03):87-88.