摘要：光伏发电是一种对能源可持续发展具有长远积极意义的高效环保发电技术。本文以光伏电源接入绿燕变电站为例，阐述了光伏电源接入对常规保护及其自动装置的影响及必要的解决措施，介绍了玉柴重工光伏系统接入后该站保护的配置变化及保护动作情况。
关键词：变电站；光伏发电；并网；继电保护；自动装置
引言
根据《2015中国光伏产业发展报告》，到2015年底，全世界总装机量达到230GW，新增装机达50GW，相比2014年新增装机16.3%。光伏市场的中心也正从欧洲发达国家向中国、美国和日本等新兴市场转移。近年来国家电网和南方电网都在大力开展低碳、环保、绿色变电站的试点与建设，如国家电网推行的环境友好型、资源节约型（两型一化）变电站、南方电网大力开展的3C绿色电网。随着光伏发电应用研究的不断深入，发电成本不断下降，为变电站利用新能源提供了必要的条件。
1绿燕变电站光伏电源接入方式
如图1所示，绿燕110KV变电站为内桥接线方式。在正常运行情况下，110KV II母和II母分列运行，联络断路器处于热备用状态。10KV母线正常运行时，II母和II母分列运行，＃1主变带II母，＃2主变带II母（Ａ段和Ｂ段），联络断路器处于热备用状态。与其它光伏系统类似，玉柴重工光伏发电并网系统（以下简称重工光伏）包括光伏阵列、并网逆变器和控制器，通过并网逆变器后由904断路器直接接入绿燕变电站10KV母线。绿燕变电站有2台主变，其主变接线方式均为YO／△接线，重工光伏接入的母线位于＃1主变的低压侧（△侧）。低压侧采取三角形接线方式，可消除变压器中3次谐波磁通的影响。在变压器高压侧发生各种接地故障时，YO／△接线方式可阻挡零序分量流过变压器低压侧（光伏电源侧），减少高压侧短路电流对重工光伏的冲击。
2光伏接入对继电保护及自动装置的影响
2.1对变压器零序保护的影响
如图1所示。在重工光伏接入前，＃1主变和＃2主变中性点的零序电流保护均未投运，以提高力华绿II线和力华绿II线的线路首端零序电流保护灵敏度。当重工光伏从10KV母线上接入后，需在＃1主变和＃2主变的高压侧中性点投入零序过流保护，以便在最大运行方式下当110KV侧的力华绿II线和力华绿II线发生接地故障时，产生的过电压不对其它线路、变压器及相关设备的安全造成影响。重工光伏的接入，导致了绿燕变电站零序网络的变化，进而影响了零序电流保护的配置情况。为增加零序电流保护的保护范围，只能以牺牲零序电流保护灵敏度为代价，直接反映为104断路器配置的零序保护灵敏度将会受到较大影响。
2.2对自动重合闸和备用电源自投装置的影响
如图2所示。当ｆ1点发生故障时，由于重工光伏的接入，故障点两侧均有电源供电，因此原跳101断路器保护的普通重合闸跳开即可再次重合的功能会引起非同期并列，已不能满足可靠性的要求。如果重工光伏提供的短路电流也使104断路器跳开，那么104断路器设置的普通重合闸功能也不能满足可靠性的要求。同样，当ｆ2点发生故障时，104断路器与变压器低压侧连接光伏电源支路的901断路器都跳开，101断路器的普通重合闸也使得101断路器跳开。如果没有级差，那么101与104断路器在ｆ2点故障时应同时跳开，此后101、104断路器如何重合就成为关键。
在ｆ1和ｆ2点故障时，104断路器重合成功的几率很小，使得接入重工光伏的配网与主电网分离，由重工光伏向与主网脱离的配网供电，变成供电孤岛。此供电孤岛的功率不匹配，重工光伏提供的功率无法负担孤岛内所有负荷，导致光伏电源电压迅速降低直至被压垮，系统内所有负荷被切除，只能通过逐级手动同期并网来恢复系统运行。目前，备用电源自投装置采取的启动判据是母线电压降低到阈值和无进线电流。当光伏电源并网后，在电源侧发生短路故障时，光伏电源供给的短路电流将导致备用电源自投装置发生电流闭锁拒动，同时因灵敏度不够，光伏电源侧的解列装置也无法快速可靠启动。为解决光伏电源接入对备用电源自投装置的影响，首先在变电站电压进线侧（力华绿II线）故障时，保证光伏电源并网的断路器（104断路器）能快速跳闸，以满足备自投启动判据。
2.3对并网联络线保护的影响
如图2所示，重工光伏并网后，并网联络线101断路器侧保护配置未受到影响，距离保护、零序保护定值可依据直配线进行整定计算，定值无需改变；并网联络线104断路器侧需要重新配置距离保护和零序保护。当力华绿II线区域内ｆ1点发生故障时，101断路器侧保护一般能可靠动作跳开101断路器。但由于重工光伏的接入，在重新进行整定计算时归算至绿燕变电站系统侧的阻抗偏大，将降低104断路器侧距离保护和零序保护的灵敏度。当系统在最小运行方式下发生短路故障时，重工光伏提供的短路电流无法满足距离保护和零序保护的启动条件，可能导致104断路器侧保护拒动。此外，当110KV侧故障后，光伏电源成为孤岛带所有负荷运行后，由于光伏电源整流逆变的自身特性，其谐波占比增大，因此对供电电能质量和保护算法精度也有一定影响。
2.4对配电系统馈线保护的影响
当10KV低压馈线侧发生短路故障时，故障点的短路电流大于光伏电源未接入时的短路电流，其原因是此时的短路电流由系统电源和未失稳的光伏电源同时提供。为保证光伏电源接入后电流保护动作的准确性，需重新整定计算馈线保护的定值部分。
3含有光伏电源的绿燕变电站保护配置
以图1中＃1主变单侧分段为例，＃1主变主保护配置为差动保护，以保护变压器内部故障，动作概况为跳开104、Ａ100、901断路器。另外，主变还配置有低后备和高后备保护，作为线路故障保护和变压器的后备保护。＃1主变低后备保护配置为：过流保护各段投入，不经方向闭锁，过流II／IIII段不经复压闭锁，过流II／IIＶ段经复压闭锁；母线ＴＶ告警时过流保护保留，即母线ＴＶ断线时仅退出电压判据；零序电压告警投入；复压闭锁开出。出口继电器动作概况为：TJ1跳扩大内桥Ａ100开关；TJ2跳高压侧力华绿II线104开关和低压侧901开关；TJ3跳低压侧901开关；TJ6跳低分段Ａ900开关和闭锁低备投；TJ10闭锁高备投；TJ12复压开入高后备。保护动作时限为：过流保护各段1时限跳Ａ900开关并闭锁低备投，2时限跳901开关，3时限跳104开关、Ａ100开关和901开关，并闭锁高备投。＃1主变高后备保护配置为：过流II、II段保护投入，经两侧（由硬压板控制）复压闭锁，不经方向闭锁；间隙零压保护投入，间隙零流保护退出；过负荷告警、过载闭锁有载调压投入，启动风冷退出；零序电流保护功能退出；母线ＴＶ告警时过流保护保留，即母线ＴＶ断线时仅退出电压判据。出口继电器动作概况为：TJ1跳扩大内桥Ａ100开关；TJ2跳高压侧力华绿II线104开关和低压侧901开关；TJ3跳高压侧力华绿II线104开关；TJ7启动风冷（备用）；TJ8闭锁调压；TJ3过负荷；TJ10闭锁高备投。保护时限为：过流保护、间隙零压保护各时限跳104开关、Ａ100开关和901开关，并闭锁高备投。
结语
本文概述了光伏电源接入绿燕变电站对保护与自动装置的影响及其必要的解决措施，为保证光伏电源接入后保护及自动装置的动作正确性，对原有的保护配置和定值进行了相应的调整，最后介绍了该变电站保护的基本配置及功能设置，对同类变电站保护配置与整定具有一定的参考价值。
参考文献：
［1］袁超，吴刚，曾祥君，等．分布式发电系统继电保护技术［J］．电力系统保护与控制，2015（37）：95-99.
［2］庞建业，夏晓宾，房牧．分布式发电对配网继电保护的影响［J］．继电器，2017（35）5-8.
论文作者:罗智祥
论文发表刊物:《电力设备》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/1
标签：光伏论文; 断路器论文; 变电站论文; 电源论文; 重工论文; 电流论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第16期论文;