分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究杨畅1

分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究杨畅1

杨畅1冷雪1邱晓娟1赵亚清1

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（1.国网天津市电力公司天津市300000）

摘要：分布式光伏电站是一种近几年新兴的发电系统。这一发电系统能够有效利用分散式资源，设置在用户附近地区收集太阳能进行发电，装机规格较小。随着分布式光伏电站的迅速普及，导致其接入配电网的整体数量规模呈持续增长态势，并使配电网由原本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配置方案设计来说，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。本文就此展开了论述，以供参阅。

关键词：分布式光伏电站；配电网；继电保护；配置

引言

作为一种发电系统，分布式光伏电站兴起时间不久。但分布式光伏电站一般设置在用户附近，不需要特别大的装机规格，通过对太阳能的收集实现发电，从而做到对分散式资源的科学利用。分布式光伏电站一经出现，就得到了大范围的应用，由此也促进了接入配网的规模化发展。但是这也造成了配电网结构发生了改变，不再是以放射状结构为主，而是以多电源结构为主，这对继电保护的实施是极为不利的。所以，对于新形势下的继电保护来说，必须优化配置方案设计，将分布式光伏电站的一些实际情况有效纳入设计的考虑范围，以此达到对设计方案的完善，使其更加具备科学性。

1分布式光伏电站并网后对配电网继电保护的影响分析

传统的配电网原本是单一流向的，其单端电源网络呈现放射式结构，而继电保护措施也正是以此为标准进行配置。一般来说，10kV电压等级的配电网中的继电保护装置主要应用的阶段式电流保护，且未安装任何方向元件。一旦分布式光伏电站接入配电网之后，配电网在其构成上发生了变化，由原来的简单结构变为了多电源共用的复杂体系，流向具有了多元化的特征。如果该系统出现了短路或其他故障，系统及光伏电站就会促使短路电流流向故障点，使短路电流大小发生变化，这样一来配电网原本的继电保护装置就无法发挥其保护作用，导致危害的发生。通过总结分析，可知分布式光伏电站对配电网的继电保护工作带来的影响有以下几点。（1）使重合闸不成功。当分布式光伏电站与配电网系统相连接的线路突然发生意外故障，而如果这时分布式光伏电站的切除滞后于重合闸时间，就会引起电弧重燃，从而导致重合闸失败。（2）使保护范围缩小。如果配电网中接入的分布式光伏电站过多，当分布式光伏电站向配电网注入功率时，配电网的继电保护范围就会相应的缩小。（3）使保护灵敏度降低甚至拒动。一旦发生线路故障，如果故障点正好位于分布式光伏电站的下游位置，由于分布式光伏电站介入其中，因而此时下游保护的电流增大，而经过上游保护的电流则会相应减小。假设保护定值始终处于恒定的状态，那么故障就会导致上游保护的灵敏性能下降，甚至发生上游保护无法启动的情况。（4）使保护误动。在配电网未接入分布式光伏电站之前，配电网的继电保护装置无需安装方向元件。而一旦由于突然接入分布式光伏电站并发生故障时，且故障点位于分布式光伏电站的上游位置时，这时继电系统的下游保护就会因为分布式光伏电站的影响而使电流变大。同样假设保护定值始终处于恒定的状态，在这一情况下就会出现上游保护的误动。

2分布式光伏电站10kV电压等级的继电保护与并网接入办法

2.1分布式光伏电站接入配电网继电保护整定原则

电流速断保护一般按照躲开线路末端故障时最大短路电流整定（可靠系数取1.3）；限时电流速断保护一般按躲过相邻线路瞬时电流速断保护的最大动作电流来整定（灵敏系数不小于1.3）；过电流保护一般按躲过线路最大负荷电流整定。光伏电源侧配置保护的灵敏性原则：当系统发生过电流、低压及低周等一般故障时，过电流Ⅰ段整定时间宜为0.2s，过电流Ⅱ段整定时间宜为0.7s，低压、低周时整定时间宜为0.2s。但是当系统发生高阻接地时，由于高阻故障不会出现很大的电流突变量，导致常规的过电流保护无法可靠检测，因此对线路保护的配置提出了更高的要求。因为分布式光伏电站容量较小，一般为6MW以下，从经济性出发，对线路保护配置零序过电流方向保护，零序过电流方向保护包括零序过电流Ⅰ段，当线路的计算零序电流超过整定值且延时大于整定值时，保护动作，断路器跳闸。一般零序过电流Ⅰ段整定时间宜为0.7s。为提高零序过电流方向保护的灵敏性，零序电流互感器需选用测量准确度能达到满量程0.5%的零序电流互感器。

2.2继电保护研究

（1）系统侧保护研究。在10kV电压下，就故障解列保护系统而言，将母线段作为基本单位进行的设置，高低压以及高低频保护措施是不可缺少的。同时，在光伏电站中，还包括联跳联络线断路器。但与此相比，在光伏电站联络线路的配置阶段，通过电流保护，能够使方向元件完成投退。同时，在校验完成之后，如果难以避免发生反方向故障，在这种情况下，就应当通过方向闭锁。而说到侧线路的保护，应该首先要能够确保三相一次重合闻可以实现基本功能的有效发挥。对于重合闻的时间，也应该确保不能与解裂时间发生重合。这样一来，在非同期合闻出现的情况下，可以有效降低其所带来的影响。接点断路器应该进行怎样的配置，主要依据地区的相关规定实施。电力部门通过对当地的有效调查，明确光伏电站容量，在这之后才能实施相应的配置。对于断路器保护，建议常规的线路即可。但是要注意的是，一定要能够确保重合闻的功能得以有效发挥。而对于重合闻来讲，无压功能也是必须要具备的。（2）光伏电站侧保护研究。在过电流保护实施中，对于产权分界点配置阶段式的方向设置，一般是向着变压器的，不必负压闭锁就能够有效的发挥保护作用。同时，在这种保护办法中，可以引入限时速断电流保护，通过二者的有机联系，完成最终的合作保护。对于并网断路器，一些常规的功能比如低周低压是不可缺少的，同时，高周高解列也是必须具备的。而且还必须具备一些安全功能，可以通过配置速断或者通过配置光纤差动保护来实现。

2.3并网接入办法研究

（1）统购统销模式下关于T接公用线接入的探讨。方案的实施与实现需要做好两方面工作：一方面是在10kV公共电网母线上，需另行设置网点开关；另一方面是将光伏发电所连接的电缆，与并网点开关连接到一起，以此完成并网的接入。同时，方案的成功实现，需将单位并网点装机容量控制在6～400kW范围内。（2）自发自用余量上网模式下关于T接公用线接入的探讨。方案的实施需要有一个前提，这一前提就是在用户独立10kV母线上，另行设置设光伏接入柜，以此作为10kV母线的辅助设施。除此之外，在光伏接入柜上，接入光伏发电所电缆，进而完成并网接入。与上述方案相同，实现这一方案仍需将单位并网点装机容量控制在6～400kW范围内。

结束语

分布式光伏电站出现的时间虽然不长，但已获得了大范围的应用是毋庸置疑的。然而，在推动接入配网规模化发展的同时，也导致配电网结构发生了较大的变化。在经济高速发展的新时期，电力运行安全显得尤为重要，也是全社会关心的问题。但是，因为分布式光伏电站的影响，现有的继电保护装置还是存在一些不足，需要加以改进。本文即以分布式光伏电站为视角展开探讨，在并网作用下，通过分析继电保护发生的变化，对分布式光伏电站10kV电压等级的继电保护与并网接入办法进行了研究，以期相关工作者能有所借鉴。

参考文献：

[1]刘跃.分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究[J].科技创新导报.2015（03）

[2]王贤立，刘桂莲，江新峰.分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究[J].电气应用.2014（17）

[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（07）