光伏電源接入配電網(wǎng)對饋線繼電保護(hù)的影響探討

【摘要】光伏電源是分布式電源的一種，現(xiàn)如今已經(jīng)越來越成為了最為重要的電力電源形式。一些大規(guī)模的光伏電站接入到了配電網(wǎng)中，導(dǎo)致原先的單端配電網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡p端甚至是多端的供電性網(wǎng)絡(luò)，這會引起配電網(wǎng)中的潮流分布出現(xiàn)一定的變化，當(dāng)出現(xiàn)短路故障的時候，會發(fā)生繼電保護(hù)的誤動和拒動，從而對配電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成很大的影響。本文通過對光伏電源在接入配電網(wǎng)對饋線繼電保護(hù)帶來的影響展開了一定的分析和探討，提出相應(yīng)的解決方案，希望對相關(guān)部門能夠有所幫助。

【關(guān)鍵詞】光伏電源；繼電網(wǎng)；饋線繼電保護(hù)；重合閘

隨著以化石原料為主體的傳統(tǒng)能源體系面臨著前所未有的危機(jī)，現(xiàn)在社會逐漸在發(fā)展以新能源和可再生能源為主體的新型能源，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的能源。而可再生能源中最為有潛力而且環(huán)保的要數(shù)光伏能源了，光伏能源逐漸成為了目前世界上最為重要的新能源。

1.光伏能源的發(fā)展分析

70年代開始，太陽能逐漸在社會中得到了廣泛的應(yīng)用。到了80年代，盡管世界的經(jīng)濟(jì)都在下滑，但光伏技術(shù)并沒有因此而減慢腳步，而是依舊以遞增趨勢發(fā)展著。90年代后期，世界上都意識到了太陽能的重要性，太陽能電池達(dá)到了供不應(yīng)求的狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)展更加迅速?，F(xiàn)如今，我們?nèi)粘Ｉ钜呀?jīng)完全離不開太陽能了。照明、鐵路交通、廣播電視、郵電通信、軍事國防、農(nóng)業(yè)牧業(yè)等等各個領(lǐng)域，都需要太陽能的幫忙。隨著制作光伏電源的成本越來越低，它也逐漸應(yīng)用于更大更高難度的的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，例如電動車充電系統(tǒng)、光電制氫和海水淡化等等。太陽能也有著更大的發(fā)展目標(biāo)，希望能夠建造更多更大的補(bǔ)電站，為世界各地隨時隨地提供源源不斷的電能。目前，在當(dāng)前國家政策的扶持下，智能電網(wǎng)建設(shè)速度加快，在青海省光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，目前已經(jīng)建設(shè)完成了格爾木、烏蘭等大型光伏電站。并且在黃化公司轄區(qū)內(nèi)，也即將建立河南、澤庫光伏電站。

2.配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和饋線保護(hù)裝置

配電網(wǎng)是指由架空線路、電纜、配電變壓器、開關(guān)、無功補(bǔ)償電容和一些其他設(shè)施所組成，在電力網(wǎng)中起著重要的分配電能作用。配電網(wǎng)按照電壓的等級來分類，可以分為高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)。如果按供電區(qū)的功能來分，又可將配電網(wǎng)分為城市配電網(wǎng)、農(nóng)村配電網(wǎng)和工廠配電網(wǎng)等。而城市配電網(wǎng)一般都是指高壓配電網(wǎng)。配電網(wǎng)一般都采用閉環(huán)設(shè)計和開環(huán)運(yùn)行的方式，它的結(jié)構(gòu)呈輻射狀。

饋線保護(hù)包括瞬時電流、定時限電流和過電流三種速斷保護(hù)。（1）瞬時電流的速斷保護(hù)，又被稱為電流速斷保護(hù)，指的是根據(jù)能夠躲過饋線末端短路時流過保護(hù)的最大三相短路電流來進(jìn)行斷定，能夠快速的對故障展開切除工作。（2）定時限電流速斷保護(hù)，則是和相鄰線進(jìn)行共同配合保護(hù)整定。（3）過流速斷保護(hù)，指的是根據(jù)能夠躲過饋線最大的負(fù)荷電流，結(jié)合與相鄰饋線和過流保護(hù)功能來實(shí)現(xiàn)共同配合保護(hù)，能夠在很大程度上保證相鄰饋線的安全。而就架空的饋線來說，電力人員應(yīng)該為其配備一個三相一次重合閘。通過這樣的方式能夠在發(fā)生配電網(wǎng)故障的時候，迅速的發(fā)展問題并加以解決，從而盡快的恢復(fù)正常供電。而對于并不用同相鄰饋線進(jìn)行配合保護(hù)的饋線，通常只需要采用瞬時電流速斷保護(hù)以及過電流速斷保護(hù)。

3.光伏電源接入配電網(wǎng)對饋線繼電保護(hù)的不利影響

近些年來，我國的光伏能源規(guī)模和容量都在迅速的擴(kuò)大，也促使之前的單端配電網(wǎng)逐漸朝著多端方向發(fā)展，這種轉(zhuǎn)變可能會引起電網(wǎng)內(nèi)故障電流的強(qiáng)弱、方向以及時間發(fā)生改變，從而使得繼電保護(hù)出現(xiàn)有誤動或者是拒動現(xiàn)象。從這個角度上看，對于光伏電源接入配電網(wǎng)中，對饋線繼電保護(hù)造成的影響研究是非常重要的，電力企業(yè)需要在保證獲取光伏電源的積極效益的同時，最大化的降低其所造成的不良影響。

在國際電網(wǎng)公司采用的技術(shù)規(guī)范《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中，指出了當(dāng)檢測到電網(wǎng)側(cè)發(fā)生短路時，光伏電站向電網(wǎng)輸出的短路電流應(yīng)不大于額定電流的150%。如果電網(wǎng)側(cè)或者是饋線出現(xiàn)了任何形式的短路故障，都需要迅速的切除光伏電源光伏電站。在這種情況下，光伏電站的接入只會對饋線的電流速斷保護(hù)造成影響。然而在實(shí)際的電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，卻更加的復(fù)雜化。當(dāng)電網(wǎng)側(cè)或饋線發(fā)生故障時，光伏電站的電源基本上都不能馬上的跳離配電網(wǎng)。因此，我們應(yīng)該想些其他方法來解決如何在光伏電源沒有正常跳離配電網(wǎng)時，又能做到配電網(wǎng)的保護(hù)。我們需要利用公式計算出短路電流的大小和方向，進(jìn)而分析在光伏電源的不同位置、不同流量接入對配電網(wǎng)饋線的保護(hù)和重合閘的影響。

3.1 首先是光伏電源對饋線電流保護(hù)的影響

例如如果將1MWp的并網(wǎng)電站通過一臺1MVA升壓變壓器，將其升壓為10KV，然后通過10kV饋線接到110KV變電站的某個10KV饋線接入系統(tǒng)中。未接入光伏電源時，電流速斷保護(hù)的速斷方向以及低電壓閉鎖保護(hù)的控制字都是退出狀態(tài)。當(dāng)接入光伏電源后，有些饋線電流就會相應(yīng)發(fā)生改變，同時產(chǎn)生的保護(hù)效果也會發(fā)生改變。當(dāng)本線發(fā)生故障時，由于故障電流僅是由電網(wǎng)提供的，而與光伏電源無關(guān)，因此此時光伏電源的接入對饋線的保護(hù)是沒有任何影響的。但當(dāng)有的饋線發(fā)生故障時，由于光伏電源的存在，給電路提供了短路電流，從而降低了保護(hù)電阻的靈敏度。也有的饋線或電網(wǎng)發(fā)生故障時，又會由于光伏電源的存在而使得檢測到的電阻的反向電流值小于速斷電流保護(hù)的定值，從而引起誤動。

3.2 對饋線重合閘的影響

在根本上，大多數(shù)配電網(wǎng)所出現(xiàn)的故障現(xiàn)象都是瞬時性的問題。在這個角度上看，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中采用重合閘能夠有效地提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時還能夠降低電網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)的工作量。在單端供電的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，對架空饋線都是用重合閘來實(shí)現(xiàn)瞬時故障的供電的，這樣便可以很好的保護(hù)配電網(wǎng)的正常運(yùn)行了。但隨著光伏電源的引入，這個問題就不那么簡單了。如果光伏電源與配電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線在發(fā)生故障后跳開了，那么光伏電源就不會影響重合閘對配電網(wǎng)的保護(hù)作用。

但是在出現(xiàn)故障的時候，光伏電站電源如果并未及時的跳離饋線，則會同部分電網(wǎng)共同成為電力孤島。而光伏電源在保證孤島電源的條件下，會給重合閘造成巨大的安全隱患，直接影響到重合閘的正常功能運(yùn)行，使得重合過程失敗或者是導(dǎo)致非同時期的重合閘。

3.3 對備用電源的影響

通常來說，主流電源在故障影響的情況斷開時，一般需要自動利用備用電源供電，以不影響正常的供電工作。而光伏電源在使用中，要求快速高效自動投入備用電源，以期達(dá)到產(chǎn)生同期合閘的要求，這樣做的目的是為防止非同期合閘產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊電流，而破壞配電網(wǎng)和光伏電源設(shè)備。

4.總結(jié)

將光伏電源接入到配電網(wǎng)中，能夠提供大量的能源支持，節(jié)省大量的化石能源，改善了電力企業(yè)的供電水平。但是同時，光伏電源的接入也對饋線繼電保護(hù)造成了一定的影響，和電源的容量、接入位置以及其他方面的因素都有著密切的聯(lián)系。由于相當(dāng)容量的光伏電源接入到不同位置的時候，會產(chǎn)生差異化的效果，極可能促進(jìn)對饋線的保護(hù)，拓展其保護(hù)的范圍，也很可能進(jìn)一步縮小該范圍。在這樣的前提下，電力企業(yè)員工需要采用相應(yīng)的措施來保證光伏電源的接入能夠加強(qiáng)饋線繼電保護(hù)狀態(tài)，比如加裝方向原件就是一種有效的措施。在光伏電源測電力人員也能夠設(shè)置部分低頻設(shè)備，并且實(shí)行同期入網(wǎng)的方式，能夠避免對重合閘造成不良影響?？偟膩碚f，針對于光伏電源接入配電網(wǎng)對饋線繼電保護(hù)造成的各種影響，電力企業(yè)需要進(jìn)行全面深入的探索，找到相應(yīng)的解決措施，不斷的進(jìn)行改正和完善，使得光伏電源能夠更好地為人們所利用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉健，倪建立，杜宇.配電網(wǎng)故障區(qū)段判斷和隔離的統(tǒng)一矩陣算法[J].電力系統(tǒng)自動化，1999（01）.

[2]金兆杰.淺析當(dāng)前低壓配電網(wǎng)電壓質(zhì)量問題[J].華東電力，1987（04）.

[3]汪東翔，董俊，蔣慕蓉；通信光伏電源簡單設(shè)計——光電池及蓄電池用量計算[J].電力系統(tǒng)通信，1994（04）.

[4]楊東.配電網(wǎng)線損計算方法分析研究[D].西安理工大學(xué)，2003.