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摘 要：越来越多的光伏电源接入到了配电网中，对原有的配电网保护造成了巨大的影响，原有继电保护已经不能再适用于含有光伏接入的配电网络。通过分析光伏并网对配电网保护的影响，根据已有的解决方案，提出了一种引入电流量的功率方向的继电保护方案，对不同线路进行纵向级联保护，实验表明该保护原理简单有效，不受光伏电站运行方式影响。
关键词：光伏系统；继电保护；纵联保护
0 引言
随着国家对新能源的推广与应用，越来越多的光伏电源接入到了配电网中，对原有的配电网保护造成了巨大的影响，原有继电保护已经不能再适用于含有光伏接入的配电网络。随着光伏容量的增大和光伏发电渗透率的提高，传统的三段式电流保护、自动重合闸已经难以适用。
1基于电流量的功率方向继电保护
目前很多研究多集中于电网特性出发，对光伏系统自身的输出特性考虑较少。基于电流量的功率方向继电保护充分考虑光伏的输出特性，在传统的电网功率方向纵联保护的基础上引入电流量进行判断保护。
如图1所示，以母线指向线路的方向为功率正方向。当光伏接入配电网后，当F1点发生短路时，BUS1与BUS2之间的线路两端的功率方向元件都动作，即可判断出故障线路从而跳闸。在夜间相当于没有光伏接入，若F1处发生短路故障，只有B1处的功率方向元件有正方向功率流动而动作，而B2处方向元件无功率流动而不动作，从而两端的动作情况不一致，无法判断出故障，保护不动作。
对比这两种情况下故障线路与非故障线路上的电流值和功率方向元件的动作情况可得到故障判断方法：首先检测线路两端的电流值是否都为0，若是0则线路为非故障线路；若只有一端为0，则再检测线路两端的功率方向元件是否动作，有一个动作即说明该线路为故障线路；若两端电流都不为0，再检测线路两端的功率方向元件是否都动作，都动作即为故障线路。
2 保护方案的仿真
PSCAD/EMTDC仿真系统如图2所示，采用10kv的配电网络，S为无穷大电源，PV1、PV2容量为2MVA，接在各母线上的负荷为10+2.5MVA，BUS1与BUS2之间的线路长为8km，BUS2与BUS3之间的线路长为6km，BUS3与BUS4之间的线路长为4km，BUS4与BUS5之间的线路长为2km，线路参数为x1=0.409Ω/km，r1=0.17Ω/km，各线路间采用基于电流量的功率方向继电保护。以控制断路器B1、B2为例，如图2所示，Ia1、Ia2分别为B1、B2处测得的电流大小值Q1、Q2分别为B1、B2处测得的无功功率值。
图2 仿真逻辑控制图
通过仿真等到出：PV1、PV2都接入或都不接入时，F2（或F3）发生三相短路接地故障，断路器B1、B2（或B3、B4）都能够正确断开切除故障；F4处发生三相短路接地故障时，断路器B5、B6能够正确断开切除故障； F5处发生三相短路接地故障时，断路器B7能够正确断开切出故障。F6处发生三相短路接地故障时，断路器B8能够正确断开切除故障。
3保护方案的优化
在实际运行中，光伏发电具有随机性和间歇性，某段时间内输出很小，若此时发生故障，故障线路两端可以测量到电流值，但是靠近光伏侧的功率方向元件可能会因为光伏提供的短路电流太小而不能动作，从而造成保护失效。所有在将电流测量值转换为逻辑值时，需要把比较电流基准量由0变为方向元件的最小动作电流值，以保证保护在PV任何运行方式下都能准确动作。
4小结
随着PV在配电网中的渗透率增大，传统的保护已经难以满足要求。本文提出了一种基于电流量的功率方向继电保护。并充分考虑光伏运行的输出特点，不受光伏运行方式的影响，切实可行，电流、功率测量均采用传统方向元件，通过逻辑元件实现逻辑保护动作，随着光伏容量的增大及其渗透率的提高，该保护的灵敏度更高。
参考文献
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论文作者:焦道海
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/29
标签：电流论文; 线路论文; 光伏论文; 功率论文; 故障论文; 方向论文; 动作论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;