分布式光伏发电接入对配电网继电保护的影响及适应性分析

分布式光伏发电接入对配电网继电保护的影响及适应性分析

薛莉1赵泉刚2胡耀聪3

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【摘要】介绍了光伏发电的优点，分析了分布式光伏发电对配电网继电保护的影响，论述了分布式光伏并网电压等级选择及接入方式，提出了光伏电站接入系统运行的3种解决方案。

【关键词】分布式光伏电站并网;继电保护;配电网;策略

1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。

2分布式光伏电站(DG)的并网电压等级选择及接入方式

2．1分布式光伏电站的并网电压等级选择分布式光伏发电是指位于用户附近，所发电能就地利用，以10kV及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6MW的光伏发电项目。分布式电源并网电压等级可根据装机容量进行初步选择，参考标准如下:8kW及以下可接入220V;8～400kW可接入380V;400～6000kW可接入10kV。最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比选论证来确定。若高、低2级电压均具备接入条件，可优先采用低电压等级接入，其接入方式如图1、图2所示。

2．2分布式光伏电站接入方式

(1)专线接入。专线接入是指分布式电源接入点处设置分布式电源专用的开关设备(间隔)，如分布式电源直接接入变电站、开闭站、配电室母线或环网柜等方式。

(2)T接方式。T接方式是指分布式电源接入点处未设置专用的开关设备(间隔)(如分布式电源直接接入架空或电缆线路方式)。

3分布式光伏电站接入对配电网继电保护的影响

3．1末端接入

末端接入方式如图3所示。

分布式光伏电站在馈线末端接入，相邻线L－2上K1点发生故障，故障电流可能由DG流向故障点，造成L－1上保护1，2，3误动作。如果K1点为线路L－2末端，则超出了保护4的I段电流保护范围，由于加入了DG提供的故障电流，可能会导致保护4的I段电流保护动作。

如果线路L－1上K2点故障，保护1动作后，则不能正常熄弧，造成保护1重合闸不成功。

3．2分支接入

分支接入方式如图4所示。

DG在馈线中间接入，同样相邻线L－2上K1发生故障，故障电流可能会由DG流向故障点，造成L－1上保护3误动作。如果K1点为线路L－2末端，则超出保护4的I段电流保护范围，由于加入了DG提供的故障电流，可能会导致保护4的I段电流保护动作。

线路L－1上K2点发生故障，由于DG助增作用，保护3灵敏度降低，可能会拒动，需要重新计算保护3的分支系数。再由于DG的接入，保护2需要按照最大运行方式整定。但是，采用这种方式比较困难，主要原因是分布式光伏发电受阳光因素的限制比较大，时发时断，导致定值无法整定。

3．3专线接入

专线接入方式如图5所示。

DG专线接入时，如果K1点为线路L－1末端，则超出保护1的I段电流保护范围，由于加入了DG提供的故障电流，可能会导致保护1的I段电流保护动作。

4光伏电站接入系统运行的几点策略

针对分布式光伏电站并网发电对10kV配电网的继电保护装置的影响，作者提出了以下几点对策。

4.1110kV主变压器中性点间隙联切光伏电站并网线路

目前，大电流接地系统普遍采用分级绝缘的变压器。为防止故障过程中所产生的过电压而破坏变压器的绝缘，应配置中性点直接接地的零序电流保护和中性点不接地的间隙保护。

当变电站的110kV母线、线路发生接地短路时，若故障元件的保护拒动，经间隙接地的变压器中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，第1时限切除电源线路，第2时限切除主变压器，以保证变压器的绝缘不受破坏。

4．2采用局部式光纤差动保护

鉴于普通微机保护受分布式光伏电站并网影响较大，在条件允许的情况下，建议采用局部式光纤差动保护，这样，既不用考虑光伏发电受阳光因素的限制，也不用考虑助增电流导致保护灵敏度降低等一系列问题，可以保证配电网的继电保护稳定运行。

4．3加装安全自动装置

由于受光伏电站并网附近的电网架构影响，光伏电站的并网方式不尽相同，各有特点，应根据其特点加装相应的安全自动装置。加装原则是:在紧急情况下，应将光伏电站从系统中切除，保留原有系统，为保证电力系统安全稳定运行，构建二次系统完备防御的3道防线。

5结论

分布式光伏发电并入10kV配电网的保护配置策略就是要解决光伏电站接入对传统配电系统保护带来的影响，还要满足并网后紧急情况下配电网对保护的新要求。主要保护策略是:

(1)配电网故障主动将分布式光伏电站退出，使传统的配电网保护不受任何影响。

(2)采用局部光纤差动保护，消除光伏发电系统特性对配电网保护的影响。

(3)限制DG的容量与接入位置，尽量做到配电网不调整。

(4)采用故障电流限制措施，故障时将DG的影响降至最低，配电网不做调整。

参考文献:

［1］李富生，李瑞生，周逢权．微电网技术及工程应用［M］．北京:中国电力出版社，2013．