王 驍

（國網(wǎng)浙江安吉縣供電有限公司）

1 分布式光伏發(fā)電概述

1.1 分布式光伏發(fā)電的定義

分布式光伏發(fā)電是采用光伏組件將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。在用戶場(chǎng)地附近建設(shè)，運(yùn)行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng)，在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原則，充分利用當(dāng)?shù)靥柲苜Y源，替代和減少能源消費(fèi)。

1.2 分布式光伏發(fā)電特征

分布式光伏發(fā)電可以抗污染，能夠在一定程度上緩解用電緊張的狀況［1］。但由于其能量密度相對(duì)較低，每平方米分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率僅為100瓦，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積有限，不能從根本上解決用電緊張的問題；另外，分布式光伏發(fā)電可以發(fā)電用電并存。大型地面電站發(fā)電是升壓接入輸電網(wǎng)，僅作為發(fā)電電站而運(yùn)行；而分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，發(fā)電用電并存，且要求能夠就地消能。

2 分布式光伏接入對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響

通常傳統(tǒng)配電網(wǎng)都以單電源輻射狀結(jié)構(gòu)為主，與目前保護(hù)裝置相比結(jié)構(gòu)較為簡單。在科學(xué)技術(shù)逐漸進(jìn)步和發(fā)展的今天，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也愈發(fā)趨向復(fù)雜化，所以保護(hù)裝置的組成結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜多樣。就當(dāng)前來看，傳統(tǒng)型的三段式電流配置和反時(shí)限過電流配置是我國配電網(wǎng)繼電保護(hù)的主要配置方案。

當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，向故障點(diǎn)傳送的故障電流是配電網(wǎng)電流保護(hù)受到分布式光伏電源 （以下用PV簡稱）接入的主要影響，如果PV系統(tǒng)所接入的容量和位置沒有發(fā)生變化，但短路點(diǎn)的位置有差別，那么所提供的短路電流也會(huì)存在差異，所以不同路線位置出現(xiàn)短路故障時(shí)，PV所提供故障電流的大小是需要考慮的主要問題。與此同時(shí)，即使線路出現(xiàn)短路故障的位置相同，但PV接入的容量與位置也有區(qū)別，會(huì)改變配電網(wǎng)中PV所傳送的短路電流大小。

2.1 PV1下游發(fā)生故障

從圖1可知，如果PV1接入母線B位置，當(dāng)PV1下游K2點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，從繼電保護(hù)的選擇性分析，采取故障切除動(dòng)作的是R2。可是R2所接收的故障電流來源于PV1和系統(tǒng)測(cè)電源，所以可知比接入PV1前電流要大，因此R2保護(hù)的靈敏性得以提升。如果K3發(fā)生故障，處于保護(hù)選擇性考慮，切除故障的是R3，如果PV1容量處于某一零界點(diǎn)，會(huì)延伸R2的Ⅰ段保護(hù)范圍，使其斷開。與PV1距離最近的CD段母線C上，出現(xiàn)三相短路期間會(huì)流過較大的電流，為避免PV1造成R2誤動(dòng)作，必須保證CD段最大短路電流比R2Ⅰ段整定值要小。

圖1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)整定原則來看，如圖2，R3Ⅰ段動(dòng)作值大于R2Ⅱ段動(dòng)作值，即使在PV1接入后R2Ⅱ段保護(hù)范圍擴(kuò)大，但不能保證只觸發(fā)R2Ⅱ段的情況。

圖2 保護(hù)范圍圖

如果在配電網(wǎng)中接入同一范圍，區(qū)域不同、容量不同的多個(gè)PV，會(huì)出現(xiàn)PV混合密度接入的情況，從PV3的角度來看，必須確保PV3下游的保護(hù)R3上Ⅰ段的保護(hù)范圍，使其保護(hù)范圍控制在所在線路DE內(nèi)，這樣PV3下游的全部保護(hù)都能夠進(jìn)行正常工作，做出正確動(dòng)作；同理，在PV2下游出現(xiàn)短路故障期間，要使PV2與故障點(diǎn)間的全部保護(hù)處于正常工作狀態(tài)，做出正確動(dòng)作，就應(yīng)該控制PV2下游R3上的Ⅰ段保護(hù)范圍，從而使其保護(hù)范圍在所在線路CD內(nèi)。

2.2 PV2上游出現(xiàn)故障

如果圖1中母線A上PV2位置接入PV，在K1出現(xiàn)故障時(shí)，根據(jù)繼電保護(hù)的選擇性，需結(jié)合R1動(dòng)作才能切除故障，但其他保護(hù)容易出現(xiàn)誤動(dòng)作。當(dāng)PV2上游的母線B出現(xiàn)短路，且PV2上游全部保護(hù)的定值最小，最大短路電流會(huì)流經(jīng)R2。如果在配電網(wǎng)中接入同一范圍內(nèi)，區(qū)域不同、容量不同的多個(gè)PV，會(huì)出現(xiàn)PV混合密度接入的情況。

2.3 PV相鄰饋線出現(xiàn)故障

如果將PV1接入圖1中配電網(wǎng)，PV相鄰饋線AE上K4發(fā)生故障，保護(hù)R4會(huì)接收到PV1與系統(tǒng)側(cè)電源同時(shí)提供的故障電流，R4靈敏度得以提高。通過PV1將反向故障電流傳送至R1，PV1此時(shí)容量較大，且R1不具備方向性，則R1在故障電流值處于整定值后出現(xiàn)誤動(dòng)作。

2.4 系統(tǒng)電源側(cè)發(fā)生故障

在圖1中K6位置出現(xiàn)故障，保護(hù)R1在PV1接入前無法感受故障電流，只有在PV1接入后，才能接收PV1的反響故障電流；如果PV1的容量較大，同時(shí)R1不具備方向性，R1會(huì)在故障電流達(dá)到整定值時(shí)出現(xiàn)誤動(dòng)作。

3 基于分布式光伏電源接入配電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護(hù)的改進(jìn)方法

在分析配電網(wǎng)保護(hù)及傳統(tǒng)三段式保護(hù)受到的分布式光伏電源接入影響特點(diǎn)后，通?？梢圆扇∫韵聝?yōu)化方法：由于PV接入導(dǎo)致系統(tǒng)電源線路是雙側(cè)電源系統(tǒng)，所以針對(duì)PV接入上游線路來說，必須把具有方向性的三段式電流保護(hù)裝置安置在線路量變，以此來確保保護(hù)能夠發(fā)出選擇性動(dòng)作，同時(shí)要重新定義三段式電流保護(hù)。電流經(jīng)保護(hù)的短路電流沒有接受PV做出的任何動(dòng)作，則無需重新整定保護(hù)Ⅰ段；在PV接入的下游過流保護(hù)配置方面，要將接入PV下游距離最短的保護(hù)Ⅰ段保護(hù)范圍控制好，使其小于所在線路的整體長度。如果Ⅰ段整定值處于變化狀態(tài)，則Ⅱ段整定值也會(huì)隨之變化。假如PV接入不會(huì)改變配電網(wǎng)的原始電流，那么一旦分布式光伏的容量不斷增加，Ⅲ段整定值會(huì)逐漸降低，對(duì)Ⅲ段整定值降低幅度的保護(hù)在PV接入點(diǎn)之前比較大，在接入后降低幅度則會(huì)減小。如果這時(shí)PV的接入容量已經(jīng)準(zhǔn)備重則，就能夠?qū)⒉糠志€路潮流的方向改變。當(dāng)光伏容量提升時(shí)，先減小PV接入點(diǎn)上游保護(hù)Ⅲ段的整定值，在實(shí)施其他操作，也就是說依據(jù)保護(hù)上游PV容量實(shí)際密度來調(diào)整過流Ⅱ、Ⅲ的實(shí)際定值。

如果原本的配置保護(hù)無法符合目前在靈敏性和選擇性方面的實(shí)際需求，或者由于PV不斷進(jìn)行并網(wǎng)造成保護(hù)整定值改動(dòng)頻繁，也可以通過在PV接入饋線上應(yīng)用光纖縱差保護(hù)，將兩端電氣量變化情況反映出來的方法。而PV上游過流保護(hù)裝置，可以將方向性元件加入其中，同時(shí)將斷路器加裝設(shè)備，實(shí)施縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)配置。

一般來說，相鄰饋線所發(fā)生的故障不會(huì)受到PV接入的影響，幾乎沒有產(chǎn)生影響，由于已經(jīng)將方向性元件安置于PV上游的保護(hù)中，所以PV上游保護(hù)也不會(huì)受到系統(tǒng)側(cè)發(fā)生故障的影響。

4 結(jié)束語

分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)是效率高且具有清潔性，不僅在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，同時(shí)其應(yīng)用前景也非?？捎^。雖然目前配電網(wǎng)中接入大量分布式電源會(huì)對(duì)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，但是在未來科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下，必將會(huì)出現(xiàn)有效的措施使這一影響降到最低，充分將其優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來，使配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、持久、安全。