探究光伏电站并网对配电网继电保护的影响【摘要】光伏电源是分布式电源的一种,现如今已经越来越成为了最为重要的电力电源形式｡一些大规模的光伏电站接入到了配电网中,导致原先的单端配电网逐渐转变为双端甚至是多端的供电性网络,这会引起配电网中的潮流分布出现一定的变化,当出现短路故障的时候,会发生继电保护的误动和拒动,从而对配电网的安全运行造成很大的影响｡本文通过对光伏电源在接入配电网对馈线继电保护带来的影响展开了一定的分析研究｡【关键词】光伏电源;配电网;继电保护;影响当今,光伏电源并网发电以其独特的优势得到了人们越来越多的重视,比如:它能够有效降低电网的损耗,节省投资,提高系统的可靠水平等等｡但是也应该注意到,光伏电源的接入,原有的配电网供电模式会被打破,形成新的供电模式,在电网发生故障时,故障点的电流会增大,相应节点的短路水平会发生改变,从而使得继电保护装置无法正常工作｡现在社会逐渐在发展以新能源和可再生能源为主体的新型能源,来代替传统的能源｡而可再生能源中最为有潜力而且环保的要数光伏能源了,光伏能源逐渐成为了目前世界上最为重要的新能源｡1光伏电源对配电网保护特征光伏电源对配电网保护的影响可归纳为以下几点｡图1为配电网算例简图。
图1配电网算例简图(1)相邻馈线故障时,反向故障电流可能导致本馈线保护误动｡(2)光伏电源下游故障时,流过光伏电源下游保护的故障电流增加,有利于保护的动作,但可能使下游保护的电流速断保护范围延伸下一条线路,使电流速断保护失去选择性｡(3)光伏电源上游故障时,流过光伏电源上游保护的故障电流只由系统提供,此时光伏电源的接入不对上游保护构成影响｡受光照强度和温度的影响,光伏电源的输出功率并不是始终恒定的,而是随时变化的｡光伏逆变器在白天直流母线满足并网要求时,输出功率按最大功率点跟踪(MPPT)输出,其在夜间一般处于停运状态｡光伏电站的输出功率随机变化,外部故障时其提供的故障电流,故障电流大小都被限制在2倍的额定电流以内,因此当配电网中有多个光伏电站或者其他分布式电源接入时,可以考虑采用距离保护或是基于通信的纵差保护等其他保护原理,从而有效地判别电网故障｡2光伏发电的优点光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术｡它具有常规火力发电系统所不具备的优势:①无枯竭危险､安全可靠､无噪声､无污染排放｡②不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面｡③无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电｡④能源质量高,对实现节能减排､可持续发展有重要意义｡⑤建设周期短,获取能源花费的时间短｡同时微电网接入采用了电力电子技术实现的“柔性”接入,其电源特征与常规的“旋转”发电机发电接入不同,从而对常规的配电网继电保护带来影响｡3光伏电源接入配电网对馈线继电保护的不利影响近些年来,我国的光伏能源规模和容量都在迅速的扩大,也促使之前的单端配电网逐渐朝着多端方向发展,这种转变可能会引起电网内故障电流的强弱､方向以及时间发生改变,从而使得继电保护出现有误动或者是拒动现象｡从这个角度上看,对于光伏电源接入配电网中,对馈线继电保护造成的影响研究是非常重要的,电力企业需要在保证获取光伏电源的积极效益的同时,最大化的降低其所造成的不良影响｡在国际电网公司采用的技术规范《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》中,指出了当检测到电网侧发生短路时,光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的150%｡如果电网侧或者是馈线出现了任何形式的短路故障,都需要迅速的切除光伏电源光伏电站｡在这种情况下,光伏电站的接入只会对馈线的电流继电保护造成影响｡然而在实际的电网系统运行过程中,却更加的复杂化｡因此,我们应该想些其他方法来解决如何在光伏电源没有正常跳离配电网时,又能做到配电网的保护｡我们需要利用公式计算出短路电流的大小和方向,进而分析在光伏电源的不同位置､不同流量接入对配电网馈线的保护和重合闸的影响｡3.1光伏电源对馈线电流保护的影响例如如果将1mwp的并网电站通过一台1mva升压变压器,将其升压为10kV,然后通过10kV馈线接到110kV变电站的某个10kV馈线接入系统中｡未接入光伏电源时,电流速断保护的速断方向以及低电压闭锁保护的控制字都是退出状态｡当接入光伏电源后,有些馈线电流就会相应发生改变,同时产生的保护效果也会发生改变｡当本线发生故障时,由于故障电流仅是由电网提供的,而与光伏电源无关,因此此时光伏电源的接入对馈线的保护是没有任何影响的｡3.2对馈线重合闸的影响在根本上,大多数配电网所出现的故障现象都是瞬时性的问题｡在这个角度上看,在配电网系统中采用重合闸能够有效地提升系统的稳定性,同时还能够降低电网系统维护的工作量｡在单端供电的配电网结构下,对架空馈线都是用重合闸来实现瞬时故障的供电的,这样便可以很好的保护配电网的正常运行了｡但随着光伏电源的引入,这个问题就不那么简单了｡如果光伏电源与配电网之间的联络线在发生故障后跳开了,那么光伏电源就不会影响重合闸对配电网的保护作用｡3.3对备用电源的影响通常来说,主流电源在故障影响的情况断开时,一般需要自动利用备用电源供电,以不影响正常的供电工作｡而光伏电源在使用中,要求快速高效自动投入备用电源,以期达到产生同期合闸的要求,这样做的目的是为防止非同期合闸产生强大冲击电流,而破坏配电网和光伏电源设备｡4结束语将光伏电源接入到配电网中,能够提供大量的能源支持,节省大量的化石能源,改善了电力企业的供电水平｡但是同时,光伏电源的接入也对馈线继电保护造成了一定的影响,和电源的容量､接入位置以及其他方面的因素都有着密切的联系｡由于相当容量的光伏电源接入到不同位置的时候,会产生差异化的效果,极可能促进对馈线的保护,拓展其保护的范围,也很可能进一步缩小该范围｡在这样的前提下,电力企业员工需要采用相应的措施来保证光伏电源的接入能够加强馈线继电保护状态,比如加装方向原件就是一种有效的措施｡在光伏电源测电力人员也能够设置部分低频设备,并且实行同期入网的方式,能够避免对重合闸造成不良影响｡总的来说,针对于光伏电源接入配电网对馈线继电保护造成的各种影响,电力企业需要进行全面深入的探索,找到相应的解决措施,不断的进行改正和完善｡【参考文献】[1]赵彦,程虹,罗路平.光伏电源接入配电网对馈线继电保护的影响[J].江西电力,2010,(3).[2]周卫,张尧,夏成军,王强.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电力系统保护与控制,2010,2(1).[3]张琪祁.大型光伏电站接入电网的技术和特性研究[D].浙江大学硕士学位论文.2011.[4]赵平,严玉廷.并网光伏发电系统对电网影响的研究[J].电气技术,2009,(3).[5]钟慧荣,蒋秀洁.PSCAD在电力系统分析实验教学中的应用[J].实验科学与技术,2008:72-75.。
