大規(guī)模光伏發(fā)電接入對繼電保護的影響與對策

呂健

(興化市供電公司,江蘇興化 225700)

大規(guī)模光伏發(fā)電接入對繼電保護的影響與對策

呂健

(興化市供電公司,江蘇興化 225700)

在工業(yè)科技水平不斷提升的過程中讓全球經濟步入了高速發(fā)展態(tài),但同時也使得全球性環(huán)境污染以及能源問題日趨嚴重,在這種背景下光伏發(fā)電也愈來愈受到重視并逐漸普及化。光伏發(fā)電讓發(fā)電效率得到了極大的提升,但在電網(wǎng)中接入大規(guī)模的光伏發(fā)電必然會對繼電保護產生一定程度的影響,會對電網(wǎng)的整體性產生干擾及阻礙。本文對大規(guī)模光伏發(fā)電接入對繼電保護的影響進行分析,并提出了相關對策,供以參考。

光伏發(fā)電 繼電保護 線路接入

光伏發(fā)電較傳統(tǒng)的火力發(fā)電表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢,特別是在適應性上較為突出。在我國部分邊遠地區(qū)由于地理條件限制,無法采取大電網(wǎng)進行供電,但是太陽能并未受到限制,因此給予了光伏發(fā)電的應用空間。光伏發(fā)電僅需要太陽能作為資源,并不需要水資源,因此在部分極端條件下依然可建造出光伏發(fā)電站。從安全性角度來看光伏發(fā)電系統(tǒng)更為穩(wěn)定,和配電網(wǎng)組合即便配電網(wǎng)產生故障時,它依然可保持穩(wěn)定工作狀態(tài)[1]。光伏發(fā)電的另一個特點即為它對環(huán)境具有良好的親和性,發(fā)電過程中并不會產生污染物質,同時能源的廣泛性也大大地增強了它的靈活性?？傊夥l(fā)電的諸多優(yōu)勢為其帶來了極大的發(fā)展空間,未來它將得到廣泛性的應用。

1 大規(guī)模光伏發(fā)電接入對繼電保護影響分析

一般情況下繼電保護主要靠以下方式實現(xiàn):(1)瞬時電流速斷保護。瞬時電流保護原理較為簡單,易于實現(xiàn),并且動作迅速,但是保護范圍則會受到運行方式限制,帶來了一定程度的局限性。系統(tǒng)若處于最小運行方式下運作時,保護范圍將可達線路全長的15%以上,理想狀態(tài)下保護范圍可達線路范圍的50%,此時整體保護效果較優(yōu)?；谠摲椒ǖ乃矔r性特點,因此保護動作并不存在延時。(2)定時限時電流保護。定時限時電流保護主要是為本線路以及下級線路提供后備保護,其保護范圍較大,可達下級電路。該保護動作時限主要是通過階梯狀整定,在時限確定后將不會再次產生變化,與故障點并不存在關聯(lián),同時與短路電路關聯(lián)性較低[2]。(3)限時電流速斷保護。該保護方式主要是給予剩余電路保障,由于保護動作具有選擇性要求,因此保護動作需要躲開相鄰元件電流速斷保護的動作電流整定。

當配電系統(tǒng)處于最大運行狀態(tài)時,配電系統(tǒng)當中的電流保護并不會因為光伏發(fā)電接入而對并網(wǎng)產生影響。但是在配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)電源會給予短路點故障電流,此時光伏發(fā)電系統(tǒng)也會產生故障電流并導入短路點,當故障點短路電路超過未接入前的短路電流時將會導致電流保護出現(xiàn)誤動,或者產生拒動情況[3]。當不同容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)以不同方式并入電網(wǎng)后,會由于光伏發(fā)電系統(tǒng)失穩(wěn)對短路電流增量造成影響并且影響短路電流持續(xù)時間。在光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后,事實上它本身也具有一定程度的調節(jié)能力,若配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,就會造成失穩(wěn)時間存在一定的差異化。若以某一故障點來說,當光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量越小時,失穩(wěn)發(fā)生概率則相對較高,反之當光伏發(fā)電系統(tǒng)容量變大時,其出現(xiàn)失穩(wěn)概率則會降低。對于電壓母線而言,若相同規(guī)格的光伏系統(tǒng)接入其中時,假設短路點與光伏電路接入點處在同一母線上時則易出現(xiàn)失穩(wěn)情況;若短路點與光伏發(fā)電系統(tǒng)接入點處于不同母線時,此時失穩(wěn)概率將大大降低。由此可以看出當短路點與光伏發(fā)電系統(tǒng)達到一定距離時,可讓系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效提升。

2 降低光伏發(fā)電接入對繼電保護影響的有效對策

通過上述分析可知,當光伏發(fā)電系統(tǒng)未出現(xiàn)失穩(wěn)之前正向短路電流會注入短路點且當注入電流超過未并入前原速斷保護整定值的0.1,此時光伏發(fā)電系統(tǒng)并入則會對原電流速斷保護產生影響,基于上述情況若可采取正確的動作對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行速斷則可以讓并入系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行狀態(tài)。通過對系統(tǒng)原速斷保護定值整定讓保護動作的門檻值得到大幅度提升。在某些情況下會由于光伏發(fā)電系統(tǒng)存在檢修等特殊情況,此時則會退出運行狀態(tài),在這種情況下沿用新設定值則會讓電流速斷保護的靈敏性降低,甚至可能會造成速斷保護出現(xiàn)拒動,會給系統(tǒng)運行造成極大的影響。所以需要對光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入進行全面性分析,若光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)解列,則可以使用電流速斷保護原定值,然而當光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)時則采取新設定值。

光伏發(fā)電系統(tǒng)接入也會對距離保護產生一定程度的影響,當然這種影響也是在光伏發(fā)電系統(tǒng)未出現(xiàn)失穩(wěn)之前正向短路電流會注入短路點且當注入電流超過未并入前原速斷保護整定值的0.1的情況下才會出現(xiàn),此時并網(wǎng)則會對遠距離斷保護靈敏性帶來阻礙。若要使得光伏發(fā)電系統(tǒng)可執(zhí)行正確動作依然需要對保護定值進行重新設定,讓光伏發(fā)電系統(tǒng)可滿足距離保護的靈敏度需求。

另外光伏發(fā)電系統(tǒng)對進線重合閘也會產生一定程度影響,為降低影響一般是將光伏發(fā)電系統(tǒng)先從電網(wǎng)中解列,此時它就無法供應短路電流給故障點。讓配電網(wǎng)保持單個系統(tǒng)電源,那么在重合閘的過程中無論何種加速方式時就可有效避免非同期合閘問題。當然上述方法也存在著一定的缺陷性,假設設備出現(xiàn)永久性故障就會導致光伏發(fā)電系統(tǒng)無法對下游負荷進行正常供電,因此可對系統(tǒng)電源進線段的保護器添加功率方向繼電器來完善上訴缺陷。

3 結語

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢使其受到了愈來愈普遍的應用,但在并入電網(wǎng)的過程中必然會對繼電保護產生一定的影響,因此在實際應用過程中需要對光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入進行綜合性分析,對保護定值進行整合性設定,以此讓系統(tǒng)可在穩(wěn)定狀態(tài)下工作。

[1] 馬靜,王希,米超.含分布式電源的配電網(wǎng)自適應保護新方法[J].電網(wǎng)技術,2011(10).

[2] 胡漢梅,鄭紅,趙軍磊.基于配電網(wǎng)自動化的多Agent技術在含分布式電源的配電網(wǎng)繼電保護中的研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2011(11).

[3] 戰(zhàn)杰,董存.MW級光伏電站建模及其并網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響分析[J].山東電力高等?？茖W校學報,2011(01).