摘要：由于传统的配电网结构为单辐射状，随着大量分布式光伏电源并入电网，改变了原有配网结构，对传统的配网继电保护造成了影响，本文先介绍分布式光伏并网方式，详细分析交流侧故障特性，产生故障电流的大小与影响，并且在大容量光伏电站接入配电网前提下对配电网的保护进行分析，进而提出改进建议。
关键字：分布式光伏，配电网，继电保护
0 引言
随着分布式光伏作为新能源的主力快速发展，越来越多的大城市开始推行此类清洁能源，但也带来了很对的负面影响，如大容量的光伏电站在接入配电网后会引起原有配网保护的灵敏度变化，基于此，文献[1]分析了光伏接入配电网上游故障时，下游出现孤岛现象的影响及对策，提出加装SVG的方式改善孤岛现象。对于配电网继电保护的影响，文献[2]首先分析了短路电流的数值大小，进而提出采用距离保护代替电流保护的措施，文献[3]提出采用自适应保护的措施，文献[4]提出对其保护值重新进行整定的措施，但很少有对光伏电站交流侧故障进行分析，进而讨论暂态故障电流对系统配电网的影响，基于此，本文通过研究光伏电站交流侧故障暂态特性，并且分析故障电流大小，提出相应的保护改进措施。
1 分布式光伏电站并网方式
分布式光伏电站接入配电网，由于其容量较小，且方式多为自发自用号，余量上网形式，因此接入配电网的电压等级较低，多为35KV及以下的电压等级，对于容量较大的分布式光伏电站，如10MW，多采用专线接入；对于容量较小的光伏电站，对采用T接形式接入电网，两者本质区别为前者接入点为变电站母线，且在变电站母线与光伏电站侧均配置保护，后者在相应的输电线路上配置并网开关直接将分布式光伏电站接入配电网，分布式光伏侧依据容量大小配有熔断器或断路器保护。
上述为统购统销式并网，对于自发自用方式，光伏电站首先接入用户配电网，先供应用户侧负荷，在发电量多余的情况下余量上网，与统购统销式相同，也分为专线和T接，不同点为后者经过用户配电网接入配电网。
2 光伏电站交流侧故障暂态特性
由于构成光伏电站的主要元器件为逆变器，多为电力电子器件，因此逆变器有一定的限流功能，电流大于1.5倍的额定电流时，光伏电站维持最大电流输出，若时间较长，则输出功率逐渐减少，电流降低直至为零。图1为简易的交流侧故障模型，正常工作电压为56V，输出电流为4,5A。
图1 逆变器交流侧故障
Fig.1 Ac side fault of inverter
对其进行对称短路（三相短路）故障和非对称短路（单相接地）故障进行仿真，结果如表1所示。
表1 交流侧故障仿真结果
Table .1 Ac side fault simulation results
通过上述分析可知，当系统发生故障时，光伏电站输出电压降低，输出电流增大，输出的短路电流大小不超过额定输出电流的1.5倍，由于逆变器接线形式为三相三线制，因此不对称故障不产生零序电流，存在负序电流，但主要成分为正序分量， 负序分量含量较小，对称短路电流不存在负序分量，只有正序分量。
对于系统中的负序分量，会引起交流系统的输出电流不对称，直流电压的二倍频波动，因此需采用一定的措施，如抑制交流侧负序电流，减少直流侧电压二倍频波动。大多数供电企业采用减少直流侧电压二倍频波动的方式，允许较小的交流侧输出电流不对称[1]。
3 光伏电站接入配电网对配电网继电保护的影响
实际配电网中，一条10KV的中压母线上接有的分布式光伏电站容量有数十兆伏安，产生的电流有数千安，在配电网故障时，由分布式光伏电站提供的短路电流达到数十千安，因此，会对配电网的继电保护装置造成一定的影响[2]，分布式光伏电站接入配电网如图2所示。
图2 分布式光伏电站接入配电网
Fig.2 Distributed photovoltaic power station is connected to the distribution network
当分布式光伏电站接入点下游故障时，流过故障点的短路电流由系统和光伏电站提供，比未接入光伏时电流较大。会使得下游保护装置的灵敏性增大，引起保护误动作；当光伏电站接入点上游发生故障时，光伏电站会在下游形成孤岛，若形成的孤岛为非计划性孤岛，则会引起安全事故；对于相邻线路故障时，提供的反向故障电流会使得光伏接入点上游的保护灵敏度降低，引起保护的误动作[3]。
同时，光伏接入配电网会对配电网的重合闸造成一定影响，故障时若不切除光伏电站，此时重合闸为非同期重合闸，会对配电网造成很大的电流冲击；同时由于逆变器为电力电子期间，会对配电网产生较多的谐波，影响电能质量。
4 改进措施
为便于研究分布式电源对配电网保护影响的问题，根据是否会影响保护的正确动作以及采取的克服其影响的技术措施，将分布式电源对配电网保护的影响程度分为三级。一级影响为配电网故障时产生的故障电流很大，系统原有继电保护需更换，二级影响为配电网故障产电流较大，可以通过改变整定值的方式改善，三级为故障电流很小，不必改变配电网的保护整定值。改进建议：
（1）在配网线路上加装功率方向元件，规定正方向为母线指向线路，当电流流向为线路流向母线时，该线路的断路器配置的保护闭锁[4]。
（2）光伏接入点下游线路，增大每段线路出口处的断路器的I段电流保护整定值，减小I段保护的保护区，防止保护误动作。
（3）为防止孤岛现象，在光伏并网断路器处设置反孤岛保护装置，设置整定值为
，大于该整定值，依据电压保护切除孤岛，若低于该整定值，在光伏侧加装SVG发出无功功率，使得频率发生改变，依据频率保护切除孤岛。
5 结论
对大容量光伏电站接入配电网的影响，本文在理论基础上详细的分析了对继电保护的影响，并对于相应的逆变器交流侧故障进行了仿真，分析并网保护配置的合理性，并对于大容量的光伏电站接入配电网对系统继电保护的影响进行分析，对实际系统的运行以及配电网的安全有很大程度的改善。
参考文献:
[1]周皓，电平光伏并网逆变器拓扑结构及控制策略的研究[D].北京科技大学,2015.
[2]舒逸石,管霄,赵炜.分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响[J].华电技术,2013,35(07):70-71+79.
[3]李文才,王希平,赵青松,苏敬芳.分布式光伏发电并网对配电网继电保护的影响研究[J].机电信息,2019(08):37+39.
[4]张东明,连婷,王东,贾中义,任华,王海云.光伏电站接入对送出线路继电保护的影响[J].四川电力技术,2016,39(06):1-4.
作者简介：张旭航（1962-），男，硕士生导师，研究方向为电力系统分析和仿真计
高生凯（1994-），男，硕士研究生，为电力系统分析与控制
论文作者:张旭航1,高生凯2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
标签：光伏论文; 电站论文; 电流论文; 配电网论文; 故障论文; 分布式论文; 孤岛论文; 《电力设备》2019年第7期论文;