【摘要】：现代化经济社会的发展推动着电力行业的进步，在目前的电网建设中，光伏电源的广泛接入使得分布式小电源在电网中的应用逐渐增加，而小电源数量的增加势必会影响到电网继电保护和供电的可靠性，因此，分析变电站的保护以及自动装置显得尤为重要，本文从实际出发，对该课题进行了研究与探讨。
【关键词】：光伏电源；变电站；自动装置；影响
进入21世纪以来，清洁能源开始广泛地应用在人们的生产生活中，电力系统的改进与进步促进了社会生产力的发展，从发电技术层面来看，光伏发电是一种高效的发电技术，而且具备经济性良好、发电持久、可靠性较强的优势，对于能源的可持续性发展有着重要的意义。该技术问世以来，受到了国内专家的认可，并不断地推广。从目前的发展情况来看，光伏发电接入电网的电压存在着一定的差异，按照发电站的不同将其分为大、中、小三种等级。由于光伏电源的接入使得原本电网结构以及故障短路电流的流向均发生了改变，所以，原有的变电站保护以及自动装置不再有效，而且大量光伏电源的接入使得整个电网系统的保护以及扩容的难度大大增加，因此研究光伏电源接入后变电站的保护问题十分具有现实意义。
1、某变电站光伏电源接入方式分析
下图展示的是某变电站的内桥接电方式，当电路正常运行时，110KV的一线和二线分列运行，这时，联络的断路器是处于热备用状态的，从下图中我们可以先出，该变电站有两台主变，其主线的接线方式为Y0/△接线，而低压侧则是采用三角形的接线方式，具体内容见下图所示。
.png)
图1：某变电站光伏电源接入方式示意图
2、光伏电源接入对电网及变电站的改造要求
光伏电源的接入会大大改变电网的运行状态以及对机电网的保护产生较大的影响。首先，电流的保护作用受到了影响并发生了改变，并网光伏发电的运行是相对比较灵活的，而传统电网经过几十年的改造具有速度快、灵敏度高的特点，两种方式是不能够相互兼容的。如果在电网中接入较多的光伏电源，那么原有的继电保护装置必然会受到一定的影响，尤其是继电装置的磨合程度、保护的范围以及灵敏度等方面都会受到较大的影响。其次，电路中的自动重合闸也会受到一定的影响，在电路的正常运行中，未解列的光伏系统会因为继电保护出现问题而导致跳闸现象的发生，从而在电路中形成电力孤岛的现象。此外，光伏电源的接入还会对变电站的备用电源自投装置残生较大的影响，尤其是在当前双电源广泛应用的电路中，跳闸现象的存在使得工作人员就无法检验出母线是否存在电压，这就会导致线路的运行不通畅，长时间下去就会对非同期合闸产生不良的影响。最后，变电站的熔断器保护也会受到不同程度的影响，在正常运行的电路中，熔断器通常是安装在电路的分支部位或者在变压器的高压部位的，如果电路的末端发生了故障现象，那么熔断器就可以立即起到熔断作用进而对整个电路进行保护，但是光伏电源的大量接入整个电路的内部运行结构就会发生改变，整个电路的运行稳定性也会受到影响。
在目前的技术领域中，变电站在修建的时候并没有提前考虑到后期接入小电源的情况，所以，在继电保护装置的设计中往往是以纯负荷电路作为主要考核对象的，这就造成了后期光伏电源的接入产生了较大的问题。其具体的改造流程如下，将小电源以及光伏电源的线路跳闸出口回路连接到小电源线所对应的电压等级的母差保护中，这样可以提升故障排除的时间，随后可以将回路增设在接入的小电源的自切保护之中，这样可以在电路中产生电力孤岛的现象后保证持续运行，极大限度地降低对用户正常用电的影响。同时，还应当根据线路中的负载情况，在主变压器保护上增加复合电压方向过电流，这样的话，如果220V变电站的高压侧发生了故障，那么电路中的短路电流就会大于主变压器低压侧的额定电流，也就是说当电路发生故障时，可以利用母差保护失灵联跳阻断各侧断路器而达到相应的保护目的。
3、变电站自动装置设置的相关内容分析
首先，应当遵循线路保护的原则，在光伏电源的接入中通常电压为220V或者380V，按照这两个等级接入到电网中时，并网点和公共连接点间的断路器应当做到低压闭锁、延时保护等方面的功能。但是如果按照一定的需求以10KV和35KV的电压等级接入到保护系统中的话，工作人员可以优先考虑使用T接的方式接入到配电网之中，而且还需要使用专线将电源接入到用户的变电站之中。如果在10KV的低电压侧，可以根据线路中接入光伏电源短路电流的整定值进行考虑，也就是说通过供电的总容量来判断短路电流的大小，并且设置过流保护，然后再根据线路的长度来进行分级保护。
其次，要遵循母线保护的原则。在落实这一原则之前应当首先考虑到光伏电源是否具有母线，如果该线路的开关站侧与系统侧变电站的母线保护均不符合规定的要求，那么就应当配置母线及时被切除的装置。除此之外，还需要遵循孤岛防护的原则，在线路运行的过程中不可避免地会出现非同期合闸现象的发生，而在线路中光伏电源是受到一定的孤岛保护作用的，所以应当在线路中增设一定数量的防孤岛保护装置。当线路中的孤岛现象被检测到的时候，应当迅速地与断网断开连接。此外还需要根据线路负载的大小计算出同期装置的数量，在接入配电网的时候，分布式电源经过了同步电机那么就应当充分地考虑在合适的位置安装同期装置，如果分布式电源是变流器的相关类型，那么就不需要接入相关的同期装置。
最后，要遵循相关的安全自动装置保护原则。如果光伏电源接入的分布式电源是10KV或者35KV的情况下，如果线路中发生了异常现象，配电网上的光伏电源的安全自动装置应当起到及时的控制功能，而且在较短的时间内能够断开断路器，如果接入的是常规的220V或者380V的电压时，则不需要考虑这方面的内容。
4、结语
随着技术的革新与社会的发展，光伏电源已经作为一种新兴的电源出现在电路系统之中，并且得到了广泛的应用，而光伏电源的巨大优势也得到了业内的认可。技术的进一步发展促使着光伏电源开始走入到各行各业的生产生活之中，与人们的生活生产结合也越来越紧密，人们也开始逐渐重视到这种清洁能源的使用与延伸，开始有意识地应用光伏电源。但是，光伏电源的大量接入会对原有的线路造成较大的影响，尤其是对变电站的保护以及自动装置系统产生一定的影响，本文从实际出发，结合国内相关的实践背景以及理论研究内容，对光伏电源的接入以及变电站的相关内容进行了分析与讨论，并提出了一定的解决对策。
参考文献：
[1]黄炜,刘健,魏昊焜,张志华. 分布式光伏电源极端可接入容量极限研究[J]. 电力系统保护与控制,2015,43(03):22-28.
[2]张惠智,李永丽. 光伏电源接入的配电网短路电流分析及电流保护整定方案[J]. 电网技术,2015,39(08):2327-2332.
[3]周良学,张迪,黎灿兵,李华,霍卫卫. 考虑分布式光伏电源与负荷相关性的接入容量分析[J]. 电力系统自动化,2017,41(04):56-61.
论文作者: 杨权
论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/7
标签：电源论文; 光伏论文; 变电站论文; 电路论文; 电网论文; 装置论文; 线路论文; 《中国电业》2019年第20期论文;