分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究

劉躍

摘 要：首先，該文對分布式光伏電站并網(wǎng)后對配電網(wǎng)繼電保護的影響進行了分析，指出其帶來的影響包括使重合閘不成功、使保護范圍縮小、使保護靈敏度降低甚至拒動以及使保護誤動這幾方面；接下來，該文又研究了分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式及其繼電保護配置，包括分布式光伏電站10kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式以及分布式光伏電站10kV電壓等級并網(wǎng)接入典型保護配置及整定原則這兩個方面。

關(guān)鍵詞：光伏電站 繼電保護 電力安全

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（c）-0034-01

分布式光伏電站是一種近幾年新興的發(fā)電系統(tǒng)。這一發(fā)電系統(tǒng)能夠有效利用分散式資源，設(shè)置在用戶附近地區(qū)收集太陽能進行發(fā)電，裝機規(guī)格較小。隨著分布式光伏電站的迅速普及，導致其接入配電網(wǎng)的整體數(shù)量規(guī)模呈持續(xù)增長態(tài)勢，并使配電網(wǎng)由原本的放射狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，給配電網(wǎng)的繼電保護系統(tǒng)造成了不利影響。因此。對配電網(wǎng)的繼電保護配置方案設(shè)計來說，必須將配電網(wǎng)中涉及分布式光伏電站的情況加以考慮，從而完成更加合理的配電網(wǎng)繼電保護配置方案。

1 分布式光伏電站并網(wǎng)后對配電網(wǎng)繼電保護的影響分析

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)原本是單一流向的，其單端電源網(wǎng)絡呈現(xiàn)放射式結(jié)構(gòu)，而繼電保護措施也正是以此為標準進行配置。一般來說，10 kV電壓等級的配電網(wǎng)中的繼電保護裝置主要應用的階段式電流保護，且未安裝任何方向元件。一旦分布式光伏電站接入配電網(wǎng)之后，配電網(wǎng)在其構(gòu)成上發(fā)生了變化，由原來的簡單結(jié)構(gòu)變?yōu)榱硕嚯娫垂灿玫膹碗s體系，流向具有了多元化的特征[1]。如果該系統(tǒng)出現(xiàn)了短路或其他故障，系統(tǒng)及光伏電站就會促使短路電流流向故障點，使短路電流大小發(fā)生變化，這樣一來配電網(wǎng)原本的繼電保護裝置就無法發(fā)揮其保護作用，導致危害的發(fā)生。通過總結(jié)分析，可知分布式光伏電站對配電網(wǎng)的繼電保護工作帶來的影響有以下幾點。

1.1 使重合閘不成功

當分布式光伏電站與配電網(wǎng)系統(tǒng)相連接的線路突然發(fā)生意外故障，而如果這時分布式光伏電站的切除滯后于重合閘時間，就會引起電弧重燃，從而導致重合閘失敗。

1.2 使保護范圍縮小

如果配電網(wǎng)中接入的分布式光伏電站過多，當分布式光伏電站向配電網(wǎng)注入功率時，配電網(wǎng)的繼電保護范圍就會相應的縮小。

1.3 使保護靈敏度降低甚至拒動

一旦發(fā)生線路故障，如果故障點正好位于分布式光伏電站的下游位置，由于分布式光伏電站介入其中，因而此時下游保護的電流增大，而經(jīng)過上游保護的電流則會相應減小。假設(shè)保護定值始終處于恒定的狀態(tài)，那么故障就會導致上游保護的靈敏性能下降，甚至發(fā)生上游保護無法啟動的情況。

1.4 使保護誤動

在配電網(wǎng)未接入分布式光伏電站之前，配電網(wǎng)的繼電保護裝置無需安裝方向元件。而一旦由于突然接入分布式光伏電站并發(fā)生故障時，且故障點位于分布式光伏電站的上游位置時，這時繼電系統(tǒng)的下游保護就會因為分布式光伏電站的影響而使電流變大[2]。同樣假設(shè)保護定值始終處于恒定的狀態(tài)，在這一情況下就會出現(xiàn)上游保護的誤動。

2 分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式及其繼電保護配置

2.1 分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式

2.1.1 統(tǒng)購統(tǒng)銷模式下T接公用線接入系統(tǒng)

要想實施這一方案，首先要在公共電網(wǎng)10 kV的母線上另設(shè)網(wǎng)點開關(guān)，還要將光伏發(fā)電所在的電纜接到并網(wǎng)點開關(guān)處，完成并網(wǎng)接入，這一過程需保證單位并網(wǎng)點的裝機容量保持在400 kW～6 mW之間。

2.1.2自發(fā)自用余量上網(wǎng)模式下T接公用線接入系統(tǒng)

實施這一方案的前提是將用戶獨立的10 kV母線上另設(shè)光伏接入柜這一輔助設(shè)施，并同時將光伏發(fā)電所在的電纜接到光伏接入柜中來完成并網(wǎng)接入，這一方案的同樣需保證單位并網(wǎng)點的裝機容量保持在400 kW～6 mW之間。

2.2 分布式光伏電站10 kV電壓等級并網(wǎng)接入典型保護配置及整定原則

2.2.1 系統(tǒng)側(cè)保護配置

110 kV電壓下以母線段為單位設(shè)置的故障解列保護體系，包括低頻、低壓、高頻以及高壓保護措施，聯(lián)跳光伏電站聯(lián)絡線斷路器；而對于配電網(wǎng)的10 kV光伏電站聯(lián)絡線路，配置階段實施過電流保護并可實現(xiàn)方向元件投退，經(jīng)校驗若無法防止反方向故障，此時就必須經(jīng)方向閉鎖；對于電網(wǎng)側(cè)線路的保護來說，則應保證其三相一次重合閘功能的正常運行，且重合閘時間應避開光伏電站解裂時間的上限，并同時具備檢無壓及同期功能，防止非同期合閘產(chǎn)生的強大沖擊所帶來的危害，位于接點位置的斷路器的配置方式則與地區(qū)規(guī)定有關(guān)，應由當?shù)仉姌I(yè)部門對光伏電站的容量進行調(diào)查后再完成專門配置。斷路器應選用常規(guī)的線路進行保護，但同時要保證重合閘功能，重合閘也應同時具備檢測線路的無壓功能。

2.2.2 光伏電站側(cè)保護配置

產(chǎn)權(quán)分界點配置階段式方向的過電流保護，方向?qū)⒅赶蜃儔浩?，保護的實現(xiàn)可無需經(jīng)過復壓閉鎖，而可作為過電流保護并與限時速斷電流保護措施相結(jié)合，從而實現(xiàn)了與QF1處的合作保護[3]。并網(wǎng)斷路器方面，不僅應具備低周低壓以及高周高解列等常規(guī)功能，還應另外配置速斷及帶方向的過電流保護或光纖差動保護等安全功能。另外，對于非計劃性孤島，需保證自孤島效應發(fā)生至并網(wǎng)斷路器跳開所耽擱的時間小于2 s。

3 結(jié)論

該文通過對分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置的情況進行分析研究，論述了分布式光伏電站的發(fā)展優(yōu)勢以及給配電網(wǎng)繼電保護帶來的影響，并指出為保證電力運行安全，必須對現(xiàn)有的繼電保護裝置進行改進。該文對分布式光伏電站并網(wǎng)后對配電網(wǎng)繼電保護的影響進行了分析總結(jié)，同時又對分布式光伏電站10kV電壓等級并網(wǎng)接入典型方式及其繼電保護配置進行了深入探究。

參考文獻

[1] 趙賀春，周民康.光伏電站華而不實[J].陽光能源，2011，18（2）：103-105.

[2] 洪虹，楊升峰，朱寧輝.分布式電源接入對配電網(wǎng)繼電保護的影響[J].電氣時代，2013，10（11）：247-248.

[3] 張勇.分布式發(fā)電對電網(wǎng)繼電保護的影響綜述[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2010，12（2）：129-130.endprint