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摘要：光伏电源是分布式电源的一种，现阶段来看，它已经成了我国最重要的电力电源形式。当光伏电站接入到电网中，将导致原先的单端供电网络逐渐转变为双端甚至多端的供电性网络，这样必将对现有的配电网结构、潮流分布、故障时配电网中短路电流的大小、方向产生极大的影响，从而影响电网的安全运行。
关键词：光伏电站；配电网；保护
1光伏发电站优势
光伏发电站主要是利用光伏组件将太阳能资源转化为电力能源的一种发电系统。分布式光伏发电技术中应用到的光伏组件具有良好的环境兼容性，能够在电力用户现场和附近的配电网中进行匹配安装。一般而言，光伏发电系统需要包括光伏电池板（由特殊材料制作的硅板）、电容适配器、主开关、核心逆变器、交直流变换器、蓄电池组、充电器等，在发电过程中，充电器具有MPPT功能，将光伏电池板产生的电能连接到蓄电池，同时蓄电池与电容适配器连接，对电能电容进行调控；电容适配器与核心逆变器连接，确保电能与配电网的适配。
2绿燕变电站光伏电源接入方式
绿燕110kV变电站为内桥接线方式，如图1所示。正常运行时，110kVI母和II母分列运行，联络断路器处于热备用状态。10kV母线正常运行时，I母和II母分列运行，#1主变带I母，#2主变带II母（A段和B段），联络断路器处于热备用状态。与其它光伏系统类似，玉柴重工光伏发电并网系统（以下简称重工光伏）包括光伏阵列、并网逆变器和控制器，通过并网逆变器后由904断路器直接接入绿燕变电站10kV母线。
绿燕变电站有2台主变，其主变接线方式均为Y0/△接线，重工光伏接入的母线位于#1主变的低压侧（△侧）。低压侧采取三角形接线方式，可消除变压器中3次谐波磁通的影响。在变压器高压侧发生各种接地故障时，Y0/△接线方式可阻挡零序分量流过变压器低压侧（光伏电源侧），减少高压侧短路电流对重工光伏的冲击。
3光伏接入对继电保护及自动装置的影响
3.1对变压器零序保护的影响
在重工光伏接入前，绿燕变电站的网络结构为辐射状，#1主变和#2主变的中性点均采用直接接地方式，如图1所示。在重工光伏接入前，#1主变和#2主变中性点的零序电流保护均未投运，以提高力华绿I线和力华绿II线的线路首端零序电流保护灵敏度。当重工光伏从10kV母线上接入后，需在#1主变和#2主变的高压侧中性点投入零序过流保护，以便在最大运行方式下当110kV侧的力华绿I线和力华绿II线发生接地故障时，产生的过电压不对其它线路、变压器及相关设备的安全造成影响。
3.2对自动重合闸和备用电源自投装置的影响
重工光伏并网运行前，系统与绿燕变电站通过力华绿I线直配相连。重工光伏并网运行后，力华绿I线变成了两个系统的并网联络线，如图2所示。当f1点发生故障时，由于重工光伏的接入，故障点两侧均有电源供电，因此原跳101断路器保护的普通重合闸跳开即可再次重合的功能会引起非同期并列，已不能满足可靠性的要求。如果重工光伏提供的短路电流也使104断路器跳开，那么104断路器设置的普通重合闸功能也不能满足可靠性的要求。同样，当f2点发生故障时，104断路器与变压器低压侧连接光伏电源支路的901断路器都跳开，101断路器的普通重合闸也使得101断路器跳开。如果没有级差，那么101与104断路器在f2点故障时应同时跳开，此后101、104断路器如何重合就成为关键。
在f1和f2点故障时，104断路器重合成功的几率很小，使得接入重工光伏的配网与主电网分离，由重工光伏向与主网脱离的配网供电，变成供电孤岛。此供电孤岛的功率不匹配，重工光伏提供的功率无法负担孤岛内所有负荷，导致光伏电源电压迅速降低直至被压垮，系统内所有负荷被切除，只能通过逐级手动同期并网来恢复系统运行。
目前，备用电源自投装置采取的启动判据是母线电压降低到阈值和无进线电流。当光伏电源并网后，在电源侧发生短路故障时，光伏电源供给的短路电流将导致备用电源自投装置发生电流闭锁拒动，同时因灵敏度不够，光伏电源侧的解列装置也无法快速可靠启动。
3.3对并网联络线保护的影响
如图2所示，重工光伏并网后，并网联络线101断路器侧保护配置未受到影响，距离保护、零序保护定值可依据直配线进行整定计算，定值无需改变；并网联络线104断路器侧需要重新配置距离保护和零序保护。当力华绿I线区域内f1点发生故障时，101断路器侧保护一般能可靠动作跳开101断路器。但由于重工光伏的接入，在重新进行整定计算时归算至绿燕变电站系统侧的阻抗偏大，将降低104断路器侧距离保护和零序保护的灵敏度。当系统在最小运行方式下发生短路故障时，重工光伏提供的短路电流无法满足距离保护和零序保护的启动条件，可能导致104断路器侧保护拒动。
此外，当110kV侧故障后，光伏电源成为孤岛带所有负荷运行后，由于光伏电源整流逆变的自身特性，其谐波占比增大。
3.4对配电系统馈线保护的影响
当10kV低压馈线侧发生短路故障时，故障点的短路电流大于光伏电源未接入时的短路电流，其原因是此时的短路电流由系统电源和未失稳的光伏电源同时提供。为保证光伏电源接入后电流保护动作的准确性，需重新整定计算馈线保护的定值部分。
4应对措施
4.1不改变原有保护配置
在不改变电网原有的继电保护配置的情况下，可以采取积极措施以减小分布式电源接入后所带的保护方面的影响。可以（1）通过校核保护定值，在保证灵敏度的前提下，修正部分过流保护的电流定值或更换熔断器型号，以降低分布式光伏发电接入后的电流助增或助减作用造成的保护误动和拒动几率，保证保护的选择性；（2）合理规划，限制光伏电源接入容量，适当限制分布式电源单点接入容量可有效降低分布式电源接入后的电流助增或助减作用；（3）限制电源短路电流，逆变器接口的分布式电源故障后的稳态短路电流一般在1.0~1.1倍额定电流。
4.2可采用光纤电流差动保护
光伏电站并网时，当馈线线路为短线路、电缆线路、并联连接的电缆线路时，宜采用光纤电流差动保护作为主保护，带方向或不带方向的电流保护作为后备保护；当并网线路是并列运行的平行线路，尽可能不并列运行。
结语
本文概述了光伏电源接入绿燕变电站对保护与自动装置的影响及其必要的解决措施，为保证光伏电源接入后保护及自动装置的动作正确性，对原有的保护配置和定值进行了相应的调整，最后介绍了该变电站保护的基本配置及功能设置，对同类变电站保护配置与整定具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]石振刚，王晓蔚，赵书强，等.并网光伏发电系统对配网线路保护的影响[J].华东电力，2010，38（9）：1405-1408
论文作者:张华伟,张立峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/25
标签：光伏论文; 断路器论文; 电源论文; 电流论文; 重工论文; 变电站论文; 故障论文; 《基层建设》2018年第8期论文;