摘要：配电网是电力系统与用户之间的关键环节。其安全、稳定、可靠的运行直接影响到用户的电能质量。近年来,随着分布式光伏电源技术的快速发展和实现国家新能源的优先级调度策略,尤其是大量的逆变器分布式光伏电源接入配电网,其对电力系统规划的影响,模拟、调度和控制也引起了极大的关注。光伏并网发电系统无转动惯量，无调速器和励磁系统，无电压调节、调频和峰值调节能力。受其发电特性的影响，其输出变化较大，电压控制难度较大。逆变器分布式光伏电源接入配电网后，系统的故障特征与传统配电网不同，原有的保护配置方案不再适用。当线路发生故障时，线路保护的灵敏度降低，导致保护装置误动作或拒接，相邻线路的瞬时断速保护失去了选择性。同时逆变器分布式光伏电源接入配电网，改变了传统的单电源配电网结构和多电源结构，改变了配电网的趋势方向和短路电平。因此，有必要重新评估分布式电源对配电网电压和保护的影响，研究新的保护策略。
关键词：分布式；光伏电源；并入配电网；故障分析；保护
一、光伏并网发电原理
1、光伏发电原理
太阳能电池组件中的半导体光电二极管是光伏发电的核心，它利用半导体界面中的光伏发电效应，将光能直接转化为电能。当太阳照射到光电二极管上时，光电二极管将把太阳的光能转化为电能并产生电流。电力系统光伏并网发电采用光电直接转换方式。
2、分布式光伏发电并网
光伏并网发电系统由太阳能光伏电池模块、功率跟踪器、电池组、逆变器、控制器和交流电网组成，如图1所示。无论是独立光伏发电还是并网光伏发电，逆变器都是核心，直接影响着电网的电能质量。
系统采用以功率为控制目标的双闭环控制和以电流为控制目标的内环控制。分布式光伏电源的输出功率需求由外环控制完成，并提供内环控制所需的电流信号。内环控制对信号进行调制，并与载波信号进行比较，输出PWM脉冲信号，输入逆变器。
二、含逆变型分布式光伏电源的故障特性
1、逆变器控制分布式光伏电源
逆变光伏电源的故障特性与其控制策略密切相关。研究表明，逆变器分布式光伏电源非低压交叉控制系统的控制方程如式(1)所示。
式中:Imax为逆变式分布式光伏电源的输出电流极限;Id是故障电流。由于分布式光伏电源并联电网存在负序电压分量，这种控制方式无法解决配电网不对称故障，必须采用正负序dq电流控制技术。与电网相比，逆变器分布式光伏供电容量非常小。当发生故障时，不采用低压过流控制，对配电网电压质量影响不大。然而，随着逆变光伏电源容量的增加，对配电网电压质量的影响逐渐凸显，必须采用低压过电压控制。
2、含逆变型分布式光伏电源的稳态故障电流特性
对于非低压交叉逆变光伏电源故障，当配电系统发生对称故障时，当Id=Imax时，逆变式分布式光伏电源输出为恒流输出，输出功率P随并联点电压U的减小而减小。当配电网发生不对称故障时，并联点存在电压负序分量，逆变分布式光伏电源输出包含负序分量和谐波分量。
对于低压交叉逆变器分布式光伏电源，当配电网发生对称故障时和当配电网发生不对称故障时，输出三相对称短路电流无谐波分量。
三、含逆变型分布式光伏电源的配电网保护配置
分布式光伏电源并入配电网后，将配电网的拓扑结构由放射状单电源变为多电源，配电网潮流分布发生变化，传统的三段式保护配置方案不能适应系统要求。为保证系统出现故障时，能够快速恢复系统正常运行，国内外专业技术人员提出两种办法加以解决：
（1）当系统发生故障时迅速切除逆变型分布式光伏电源，然后通过传统三段式保护恢复系统正常运行，但这种“被动式退出方式”不利于分布式电源的长远发展。
（2）提供适合含逆变型分布式光伏电源的保护策略，系统发生故障时允许逆变型分布式光伏电源在线运行；为此，依据逆变型分布式光伏电源故障电流特性，重新构建配电网保护配置，以适应系统安全、稳定运行的需要。
1、含逆变型分布式光伏电源的配电网典型结构
我国传统配电网为辐射状结构，除城市配电网外均为单电源。分布式光伏电源从点D并入电网，形成双电源结构，从而改变配电网的功率分布、节点电压特性和故障电流特性。
2、含逆变型分布式光伏电源的配电网保护整定与校验
限制逆型分布式光伏电源接入容量，选择合适接入点能减小或消除逆变型分布式光伏电源接入对配电网电流保护的影响。通过对各点的故障仿真分析，含逆变型分布式光伏电源的配电网发生相间故障时，流过保护的Imax随接入容量S的增大而出现先增后减特性。
因此，根据故障的电流特性为保证含有逆变型分布式光伏电源的配电网保护的选择性和灵敏性，逆变型分布式光伏电源上游保护所在馈电线路处于接入电源上游时，按照传统速断电流保护进行整定计算；若处在接入电源下游时，取逆变型分布式光伏电源额定功率PN输出和0功率输出时两者短路电流较大者进行断流速断保护和限时电流速断保护的整定计算。同时，根据逆变型分布式光伏电源实际功率与额定功率PN之间的大小关系进行整定校验。
结束语
光伏电源的访问在逆分布模式改变了分销网络从传统的单一的辐射功率供应结构multi-power供应结构,从根本上改变功率流分布和分销网络的故障电流特征,导致传统的保护策略的失败的分销网络,保护装置的选择性降低，甚至出现故障或误操作。根据逆变器的结构特点和故障电流特征分布式光伏电源接入配电网,作者设置策略的优化设计在传统的基础上保护和运行仿真结果完全满足系统保护的要求。
参考文献：
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论文作者:王磊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/27
标签：光伏论文; 分布式论文; 电源论文; 配电网论文; 故障论文; 逆变论文; 电流论文; 《当代电力文化》2019年第7期论文;