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摘要：作为当今世界光伏发电的必然趋势，光伏发电并网可起到节约耗能、提高电网经济性等作用。但配电网引入大容量或大数量的光伏电源后，不仅改变了网络构成和潮流分布，还会引起故障电流水平发生变化，从而影响配电网安全自动装置和继电保护的正常运行。为了适应大规模、高容量的光伏发电系统接入电网运行，同时保证电网的安全稳定，研究光伏发电并网对配电网保护装置产生的影响就非常重要。
关键词：光伏发电并网；配电网；继电保护；影响
相比于其它的发电方式来说，光伏发电具有下述优势。第一，该种发电方式不会对环境产生污染；第二，光伏发电属于可再生能源；第三，光伏发电采用的发电系统比较灵活。鉴于此，人们对光伏发电技术产生了较为浓厚的兴趣，加大了对光伏发电技术研究的力度。按照工作形式的不同，光伏发电可以分成两种类型，一种是独立发电系统，另一种是并网发电系统。不同的工作方式对应的效果也是不同的。
1光伏发电并网及配电网保护的概述
就目前的情况来看，在世界范围内，电能生产的方式主要有两种，一种是火力发电，该种发电方式在应用的过程中需要使用到不可再生能源，在能源紧缺的今天，该种发电方式的弊端逐渐显露出来。另一种是水力发电，该种方式在应用的过程中会受到季节因素的较大影响。由此可见，世界各国都面临着电能生产困难的问题。而人们的生活又离不开电能。在这种情况下只能寻找新能源，将其转化为电能。经过大量的实验和研究，人们研发出了太阳能光伏发电方式。相比于火力发电和水力发电方式来说，该种发电方式具有众多的优点，不仅可以有效解决电能生产问题，同时还可以减少对不可再生能源的消耗量。但光伏发电方式在实际应用的过程中也存在一些问题，其中最重要的一个问题就是比较容易受到外界环境因素的干扰，从而使其输出功率变得不稳定。光伏发电并网后必将会影响到配电网系统，尤其是对配电网保护装置会产生较大的影响。
配电网保护主要包括下述几种情况。第一种是三段式电流保护，该种保护方式在配电网中应用的范围最广，也是最常见的一种保护方式。熔断器、断路器等电力设备可以采用该种保护方式；第二种是馈线自动化，现在我国已经有部分地区开始使用该种保护方式。在实际应用时需要多种具有自动开关功能的电力设备的支持；第三种是配电网自动化，该种保护方式的实现与通信网络技术的发展有着密切的关系。相比于上述两种保护方式来说，该种保护方式对技术方面的要求比较高，需要的投入比较大。我国只有少数的配电网采用的是该种方式。但配电网自动化的发展将为智能配电网的实现奠定基础。
2光伏发电并网对配电网保护的影响
2.1会对线路保护误动作产生一定的影响
我国建设的配电网中都没有方向性元件，这主要是因为我国的配电网采用的单侧电源供电的方式。将光伏发电并网到配电网中以后，配电网供电方式将会发生改变，变成了双侧电源供电。光伏发电系统中的电流流向是固定的，即从负荷侧流向系统侧。如果是在配电网保护装置的下游接入光伏发电系统，那么不管故障发生的位置在何处，配电网保护装置中必定会有故障电流通过。但上面我们已经介绍了配电网保护装置是不会分辨方向的。在这种情况下，如果配电网保护装置的电流额定值比故障电流小，配电网保护装置必然会出现相应的动作，继电保护装置没有选择的余地，从而会出现误动作。
2.2会对自动重合闸产生一定的影响
自动重合闸的主要作用是对断路器进行控制。如果在发生故障以后断路器跳闸了，在自动重合闸的控制下，断路器会重新合闸。一般来说，在非全电缆线路中会使用自动重合闸。这主要是为了在发生瞬时性故障时不影响正常的供电。按照国家的相关规定，如果选用的电源为分布式电源，当电网的电源没有了以后，分布式电源要跳离线路。对于光伏发电系统来说，在自动重合闸的控制下，无论哪一部分出现故障，故障都会跳开光伏发电系统（如图1所示）。这在一定程度上会增大线路恢复的时间和难度，进而难以在短时内恢复正常供电；
2.3会对电流保护产生一定的影响
下面将以某含光伏发电系统的仿真系统为例，具体情况如图1所示，分析一下对保护电流产生的影响。如果光伏发电系统接入的位置是节点4，则B3的上游处于被保护状态。当节点3出现短路故障时，通过节点3的短路电流会迅速增加。但却没有电流通过保护B3，即不会对保护B3产生影响。当节点6出现短路故障时，通过节点6的短路电流会迅速增加，通过保护B3的短路电流使得整个保护装置的灵敏度大大提高。由此可见，如果在保护的上游接入光伏发电系统，而保护下游发生故障时，光伏发电系统会增大短路电流。上述主要介绍了光伏发电系统接入位置对电流保护的影响。此外，光伏发电系统的容量也会对电流保护产生一定的影响。
3光伏发电并网对配电网保护的对策
3.1要制定合理的保护方案
光伏发电并网会对配电网保护产生影响，因此需要使用到完备的系统作为支撑。这里所说的完备的系统不是一个系统，而是一系列的系统。例如，光伏发电并网对配电网的保护需要使用到广域测量系统。使用该系统的主要目的就是对配电网的保护措施进行优化。一方面，该系统具有监测、控制的功能，可以准确找到故障发生的位置。另一方面，该系统采用的是同步相量测量技术，通信的速度比较快。在广域测量系统的支持下，可以快速收集配电网中的信息，并对其进行合理的利用；
3.2电流速断保护
将光伏发电系统接入到配电网中以后，配电网的供电方式变成了双侧电源供电。如果不对其采取电路速断保护的方法，则不管任何位置出现故障，配电网保护装置都会做出相应的动作，进而使其出现误动作的现象。在应用了电流速断保护方法以后，可以避免出现配电网保护装置出现误动作或者不动作的现象。而所谓的电流速断保护法就是指在原来的基础上对保护装置的判断标准进行改变。以前，保护装置都是通过判断通过的电流大小来确定是否需要采取保护动作。在应用该种方法以后，则可以通过判断保护线路末端短路时的最大短路电流来确定是否需要对其进行电流保护；
3.3方向性电流保护
如果配电网中接入了光伏发电系统，那么当需要流经母线的电流发生短路时，就比较容易使得保证装置发生误动作。必须要解决电流保护选择性问题。而解决这一问题的方法之一就是将功率方向闭锁元件安装在保护装置上，从而对电流的方向进行判断。如果电流是从母线流出，流入电路，则可以进行电流保护。反之，如果电流从线路中流出的，则应立即限制电流保护装置，避免其出现误动作。
结语
在能源匮乏、污染严重的今天，光伏发电方式的出现为人们解决能源短缺问题提供了新的思路。随着光伏发电技术的不断成熟，人们对光伏发电方式的认可度越来越高，推广的价值逐渐凸显出来。但光伏发电并网会对配电网保护产生一定的影响。为了更好地利用光伏发电系统，必须要加强对相关方面的研究。
参考文献
[1]赵平,严玉廷.并网光伏发电系统对电网影响的研究[J].电气技术,2009,20(3).
[2]熊军.分布式电源对配网的影响及准入容量的确定[D].浙江大学,2006.
作者简介
张彧皛（1992.8-），男，天津人，南京工程学院电力系统自动化学士，单位：国网公司天津城南供电分公司（天津），单位邮编：3000201。
董佳（1991.3-），女，天津人，天津理工大学电气工程及其自动化学士，单位：国网公司天津城南供电分公司（天津）,单位邮编：300201。
论文作者:张彧皛,董佳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
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