張旭航 高生凱

摘 要：由于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為單輻射狀，隨著大量分布式光伏電源并入電網(wǎng)，改變了原有配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)傳統(tǒng)的配網(wǎng)繼電保護(hù)造成了影響，本文先介紹分布式光伏并網(wǎng)方式，詳細(xì)分析交流側(cè)故障特性，產(chǎn)生故障電流的大小與影響，并且在大容量光伏電站接入配電網(wǎng)前提下對(duì)配電網(wǎng)的保護(hù)進(jìn)行分析，進(jìn)而提出改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：分布式光伏;配電網(wǎng);繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM773 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著分布式光伏作為新能源的主力快速發(fā)展，越來越多的大城市開始推行此類清潔能源，但也帶來了很對(duì)的負(fù)面影響，如大容量的光伏電站在接入配電網(wǎng)后會(huì)引起原有配網(wǎng)保護(hù)的靈敏度變化，基于此，文獻(xiàn)[1]分析了光伏接入配電網(wǎng)上游故障時(shí)，下游出現(xiàn)孤島現(xiàn)象的影響及對(duì)策，提出加裝SVG的方式改善孤島現(xiàn)象。對(duì)于配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，文獻(xiàn)[2]首先分析了短路電流的數(shù)值大小，進(jìn)而提出采用距離保護(hù)代替電流保護(hù)的措施，文獻(xiàn)[3]提出采用自適應(yīng)保護(hù)的措施，文獻(xiàn)[4]提出對(duì)其保護(hù)值重新進(jìn)行整定的措施，但很少有對(duì)光伏電站交流側(cè)故障進(jìn)行分析，進(jìn)而討論暫態(tài)故障電流對(duì)系統(tǒng)配電網(wǎng)的影響，基于此，本文通過研究光伏電站交流側(cè)故障暫態(tài)特性，并且分析故障電流大小，提出相應(yīng)的保護(hù)改進(jìn)措施。

1 分布式光伏電站并網(wǎng)方式

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)，由于其容量較小，多為T接方式，即用戶側(cè)配置繼電保護(hù)裝置，依據(jù)用戶側(cè)所接光伏容量的大小，配置熔斷器或斷路器，系統(tǒng)側(cè)不配置繼電保護(hù)裝置;分布式光伏接入配電網(wǎng)電壓等級(jí)均在35kV以下，容量均在10MW以下。

2 光伏電站交流側(cè)故障暫態(tài)特性

由于構(gòu)成光伏電站的主要元器件為逆變器，多為電力電子器件，因此逆變器有一定的限流功能，電流大于1.5倍的額定電流時(shí)，光伏電站維持最大電流輸出，若時(shí)間較長(zhǎng)，則輸出功率逐漸減少，電流降低直至為零。下表為簡(jiǎn)易的交流側(cè)故障模型，正常工作電壓為56V，輸出電流為4.5A。

由仿真波形可知，系統(tǒng)側(cè)發(fā)生故障時(shí)，光伏電站輸出電壓降低，電流增大，但在對(duì)稱與不對(duì)稱故障下均不超過額定電流的1.5倍，且不對(duì)稱故障時(shí)故障電流主要成分為正序分量[1]。

3 光伏電站接入配電網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

實(shí)際配電網(wǎng)中，一條10kV的中壓母線上接有的分布式光伏電站容量有數(shù)十兆伏安，產(chǎn)生的電流有數(shù)千安，在配電網(wǎng)故障時(shí)，由分布式光伏電站提供的短路電流達(dá)到數(shù)十千安，因此，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置造成一定的影響[2]。

當(dāng)分布式光伏電站接入點(diǎn)下游故障時(shí)，流過故障點(diǎn)的短路電流由系統(tǒng)和光伏電站提供，比未接入光伏時(shí)電流較大。會(huì)使得下游保護(hù)裝置的靈敏性增大，引起保護(hù)誤動(dòng)作;當(dāng)光伏電站接入點(diǎn)上游發(fā)生故障時(shí)，光伏電站會(huì)在下游形成孤島，若形成的孤島為非計(jì)劃性孤島，則會(huì)引起安全事故;對(duì)于相鄰線路故障時(shí)，提供的反向故障電流會(huì)使得光伏接入點(diǎn)上游的保護(hù)靈敏度降低，引起保護(hù)的誤動(dòng)作[3]。

同時(shí)，光伏接入配電網(wǎng)會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的重合閘造成一定影響，故障時(shí)若不切除光伏電站，此時(shí)重合閘為非同期重合閘，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)造成很大的電流沖擊;同時(shí)由于逆變器為電力電子期間，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生較多的諧波，影響電能質(zhì)量。

4 改進(jìn)措施

鑒于對(duì)上述故障特性進(jìn)行分析，得出下列改進(jìn)措施：

（1）在配網(wǎng)線路上加裝功率方向元件，規(guī)定正方向?yàn)槟妇€指向線路，當(dāng)電流流向?yàn)榫€路流向母線時(shí)，該線路的斷路器配置的保護(hù)閉鎖[4]。

（2）光伏接入點(diǎn)下游線路，增大每段線路出口處的斷路器的I段電流保護(hù)整定值，減小I段保護(hù)的保護(hù)區(qū)，防止保護(hù)誤動(dòng)作。

（3）為防止非同期重合閘現(xiàn)象，由于分布式電源接入配電網(wǎng)需配備反孤島保護(hù)，確保在配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)及時(shí)斷開分布式電源與配電網(wǎng)的連接。重合閘的動(dòng)作時(shí)限要與反孤島保護(hù)配合。在本線路故障時(shí)，分布式電源反孤島保護(hù)與外部短路保護(hù)一般會(huì)在0.5s內(nèi)動(dòng)作，因此，將線路出口重合閘動(dòng)作時(shí)限增加0.5s，即可實(shí)現(xiàn)互相之間的配合。

如果線路故障時(shí)以及故障切除后線路孤島運(yùn)行時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化量較小，反孤島保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限可能超過2s，會(huì)出現(xiàn)重合到帶分布式電源運(yùn)行的線路上的情況，解決問題的措施是加裝反應(yīng)于線路電壓的電壓元件，在線路帶電時(shí)閉鎖重合閘。

5 結(jié)論

對(duì)大容量光伏電站接入配電網(wǎng)的影響，本文在理論基礎(chǔ)上詳細(xì)的分析了對(duì)繼電保護(hù)的影響，并對(duì)于相應(yīng)的逆變器交流側(cè)故障進(jìn)行了仿真，分析并網(wǎng)保護(hù)配置的合理性，并對(duì)于大容量的光伏電站接入配電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行分析，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行以及配電網(wǎng)的安全有很大程度的改善。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：高生凱，碩士研究生。