国家电投集团山西新能源有限公司稷山光伏 山西运城 043205
摘要：随着我国经济不断发展，人们生活水平不断提高，人们对输电系统质量要求越来越高，而过去单一结构的配电网无法满足人们的需求，将分布式光伏电站接入配电网系统中，能够转变过去放射式配电网单一的形式，促进配电网流向朝着多样化的方向发展。当分布式光伏发电站接入配电网时，极易导致继电保护出现拒动或误动的情况，不利于配电网正常运行。本文根据分布式光伏电站并入10kV等级配电系统时的情况，提出两种继电保护配置方案，以保证分布式光伏电站并网接入配电网时，继电保护配置能维持正常运行状态。
关键词：分布式光伏电站；配电网；继电保护配置
1 分布式光伏发电简介
1.1 光伏发电和分布式光伏发电
光伏发电是指利用太阳能光伏电池把太阳辐射能直接转变成电能的发电方式。光伏发电是当今太阳能发电的主流，所以，现在人们通常说的太阳能发电主要是指光伏发电。分布式光伏发电，是指在用户所在场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网、且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、就进利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替换和减少化石能源消费。
1.2 光伏发电系统组成
光伏发电系统由光伏方阵（光伏方阵由光伏组件串并联而成）、控制器、蓄电池组、逆变器等部分组成。光伏发电系统的核心部件是光伏组件，而光伏组件又是由光伏电池串并联并封装而成，它将太阳的光能直接转换为电能。光伏组件产生的电为直流电，我们可以利用，也可以用逆变器将其转换成为交流电，加以利用。从另一个角度来看，对于光伏系统产生的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来，根据需要随时释放出来使用。
1.3 分布式光伏发电并网
配电网是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容、计量装置以及一些附属设施等组成的，一般采用闭环设计、开环运行，其结构呈辐射状。分布式光伏发电接入配电网，使配电系统中发电与用电并存，配电网结构从放射状结构变为多电源结构，短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。
2 分布式光伏电站并网后对配电网继电保护的影响分析
传统的配电网原本是单一流向的，其单端电源网络呈现放射式结构，而继电保护措施也正是以此为标准进行配置。一般来说，10 kV电压等级的配电网中的继电保护装置主要应用的阶段式电流保护，且未安装任何方向元件。一旦分布式光伏电站接入配电网之后，配电网在其构成上发生了变化，由原来的简单结构变为了多电源共用的复杂体系，流向具有了多元化的特征[1]。如果该系统出现了短路或其他故障，系统及光伏电站就会促使短路电流流向故障点，使短路电流大小发生变化，这样一来配电网原本的继电保护装置就无法发挥其保护作用，导致危害的发生。通过总结分析，可知分布式光伏电站对配电网的继电保护工作带来的影响有以下几点。
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2.1 使重合闸不成功
当分布式光伏电站与配电网系统相连接的线路突然发生意外故障，而如果这时分布式光伏电站的切除滞后于重合闸时间，就会引起电弧重燃，从而导致重合闸失败。
2.2 使保护范围缩小
如果配电网中接入的分布式光伏电站过多，当分布式光伏电站向配电网注入功率时，配电网的继电保护范围就会相应的缩小。
2.3 使保护灵敏度降低甚至拒动
一旦发生线路故障，如果故障点正好位于分布式光伏电站的下游位置，由于分布式光伏电站介入其中，因而此时下游保护的电流增大，而经过上游保护的电流则会相应减小。假设保护定值始终处于恒定的状态，那么故障就会导致上游保护的灵敏性能下降，甚至发生上游保护无法启动的情况。
2.4 使保护误动
在配电网未接入分布式光伏电站之前，配电网的继电保护装置无需安装方向元件。而一旦由于突然接入分布式光伏电站并发生故障时，且故障点位于分布式光伏电站的上游位置时，这时继电系统的下游保护就会因为分布式光伏电站的影响而使电流变大[2]。同样假设保护定值始终处于恒定的状态，在这一情况下就会出现上游保护的误动。
3 分布式光伏电站10 kV电压等级并网接入典型方式及其继电保护配置
3.1 分布式光伏电站10 kV电压等级并网接入典型方式
3.1.1 统购统销模式下T接公用线接入系统
要想实施这一方案，首先要在公共电网10 kV的母线上另设网点开关，还要将光伏发电所在的电缆接到并网点开关处，完成并网接入，这一过程需保证单位并网点的装机容量保持在400 kW～6 mW之间。
3.1.2 自发自用余量上网模式下T接公用线接入系统
实施这一方案的前提是将用户独立的10 kV母线上另设光伏接入柜这一辅助设施，并同时将光伏发电所在的电缆接到光伏接入柜中来完成并网接入，这一方案的同样需保证单位并网点的装机容量保持在400 kW～6 mW之间。
3.2 分布式光伏电站10 kV电压等级并网接入典型保护配置及整定原则
3.2.1 系统侧保护配置
110 kV电压下以母线段为单位设置的故障解列保护体系，包括低频、低压、高频以及高压保护措施，联跳光伏电站联络线断路器；而对于配电网的10 kV光伏电站联络线路，配置阶段实施过电流保护并可实现方向元件投退，经校验若无法防止反方向故障，此时就必须经方向闭锁；对于电网侧线路的保护来说，则应保证其三相一次重合闸功能的正常运行，且重合闸时间应避开光伏电站解裂时间的上限，并同时具备检无压及同期功能，防止非同期合闸产生的强大冲击所带来的危害，位于接点位置的断路器的配置方式则与地区规定有关，应由当地电业部门对光伏电站的容量进行调查后再完成专门配置。断路器应选用常规的线路进行保护，但同时要保证重合闸功能，重合闸也应同时具备检测线路的无压功能。
3.2.2 光伏电站侧保护配置
产权分界点配置阶段式方向的过电流保护，方向将指向变压器，保护的实现可无需经过复压闭锁，而可作为过电流保护并与限时速断电流保护措施相结合，从而实现了与QF1处的合作保护[3]。并网断路器方面，不仅应具备低周低压以及高周高解列等常规功能，还应另外配置速断及带方向的过电流保护或光纤差动保护等安全功能。另外，对于非计划性孤岛，需保证自孤岛效应发生至并网断路器跳开所耽搁的时间小于2s。
4 结束语
分布式光伏电站接入配电网中，会导致原有继电保护装置无法正常发挥保护作用，因此我们需要对继电保护进行更新处理，优化光伏电站侧的继电保护配置，保证配电网的正常运行状态。本文分析分布式光伏电站接入配电网输电系统的接入方式，提出改善继电保护装置的方法，以解决原有继电保护配置的缺陷，保证电力企业的经济效益。
参考文献：
[1]姜桂秀，黄磊，舒杰，等.分布式光伏电站接入电网电能质量评估计算[J].新能源进展，2013，02：145-149.
[2]雷亚洲.与风电并网相关的研究课题[J].电力系统自动化，2003，27（8）：84-89.
[3]梁才浩，段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J].电力系统自动化，2001，25（12）：53-56
论文作者:刘江帅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/4
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