光伏发电并网对电力系统继电保护的影响

梁二林

[摘 要]随着光伏发电接入配电网，太阳能光伏电源的安装位置、容量等因素对配电网继电保护造成影响。电能的生产将更加接近用户，由于光伏发电电源接入到配电系统中，将使配电系统复杂化，给运行和调度带来困难，它将改变保护的范围和灵敏度。光伏发电对配电网产生的影响与配电网和光伏发电的运行情况有关。本设计注重分析光伏电源并入电网后对电力系统电流保护的影响，在原来继电保护系统的基础上，重新计算短路电流，得出其对电流保护影响的结论。

[关键词]光伏发电；并网；继电保护；故障电流

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0339-01

一、光伏电源对电网保护影响

为了充分评估光伏电源对保护带来的影响，假定保护的配置、整定值与光伏电源装置未接入前相同。对继电保护的影响可以分为以下几个方面。

（1）灵敏性。继电保护的灵敏度与电网的运行方式直接相关，光伏电源对于保护灵敏度的影响程度与光伏电源安装位置、故障发生位置、保护安装位置相关，有可能降低或提高保护灵敏度。

（2）速动性。光伏电源对继电保护速动性的影响根源仍然是改变了故障电流的大小和方向。

（3）选择性。选择性与继电保护整定密切相关，光伏电源的引入仍然给保护的选择性带来了影响。光伏电源的引入可能使保护失去选择性。此外，还会增加整定配合的难度，由于必须满足选择性和灵敏度的要求，可能会导致保护速动性的进一步降低。

（4）可靠性。光伏电源的引入使得当线路发生故障，系统保护快速动作切除故障点后，光伏电源装置仍可能向故障点提供电流，将使瞬时性故障转变为永久性故障，从而导致重合闸不成功。

二、光伏电源并网对配电网继电保护的影响分析

随着光伏发电或其他分布式发电系统的大量投运，配电系统中线路上的潮流具有了双向流动的可能性。因为不可能为了新增的光伏发电或其他分布式发电系统而对现有的继电保护体系做大量改动，如果光伏并网发电系统不能与原有的继电保护协调配合并相适应，当其他并联分支元件发生故障时，便可能引起安装有光伏并网发电系统分支上的继电器误动，进而造成该无故障分支失去主电源。

此外，当光伏并网发电系统的功率注入电网时，通常会使原来的继电器保护区缩小，从而可能影响继电保护装置的正常工作。

2.1 分析比较光伏电源对继电保护的影响

从表1可以看出：在a点并入太阳能光伏电源，在并入点下游（K1、K2）发生三相短路后，随着并入容量的增加，注入短路点的电流 逐渐增大，流经a点下游的保护2、保护3的短路电流逐渐增加，流经a点上游的保护1的短路电流却是逐渐减小的。

对于a点下游（K2和K3）短路时，太阳能光伏电源下游保护装置（保护2和保护3）流经的短路电流 增大，上游保护装置（保护1）流经的短路电流 减小，将使下游保护的范围增大，而下游保护的范围减小。

K2点短路，当太阳能光伏电源 容量为10MVA时，流经保护2的短路电流为2712A

当太阳能光伏电源 容量为20MVA时，流经保护2的短路电流为2788A，保护2的电流速断保护值 为3162A，可以看出随着光伏电源容量的增大，流经保护2的短路电流可能会大于 ，此时保护2的保护范围将延伸到线路CD，当线路CD始端发生故障时保护2、3将同时达到电流速断保护整定值，两个保护装置都将跳闸，失去选择性。光伏电源的助增作用起到了提高保护2速断保护灵敏性和增大保护2速断保护保护范围。

对于保护1，当a点下游发生短路时，有表一可以看出，流过保护1的短路电流时随着光伏容量的增加而逐渐减小的，所以保护1的保护范围也是减小的，但由继电保护的选择性可知，由于a点下游发生故障，所以将有保护2或保护3将故障切除，故对保护1的电流速断保护是无影响的。保护2处的过电流保护检测到的短路电流增大，保护1处检测到的短路电流减少，使得保护2处的过电流保护动作灵敏性增大，保护1处的灵敏性降低，有利于保护2处和保护1处的过电流保护协调。

当在线路末端b点并入光伏电源后，由单侧电源供电线路转变为双侧电源供电线路。当线路中，AB，BC，CD任意点发生故障时，对于线路保护，引入太阳能发电PG前后，保护装置测得的故障电流大小不变，此时光伏电源对原线路保护无影响。

2.2 光伏电源对电网继电保护影响结论

由以上文章可得出光伏电源对35KV配电网继电保护的影响

（1）太阳能光伏电源接入配电网后，结构发生了变化，并改变了太阳能光伏电源附近节点的短路水平，在故障发生时由于太阳能光伏电源的助增作用或分流作用，流过保护装置的故障电流可能增大或减小，它将改变保护的范围和灵敏度 。

（2）在接入太阳能光伏电源之后，配电网某些部分将变为双端电源供电，当电源节点上游线路发生故障，由太阳能光伏电源提供的故障电流是从负荷侧流向系统侧，故障电流超过整定值，保护装置将动作而失去选择性 。

一定容量的光伏电源接入配电网路，会给配电网继电保护带来影响，随着容量的增加，对继电保护的助增电流加大，保护范围可能延伸到下一级线路，使保护失去选择性。当电源在保护上游时，有助增作用，使保护范围增大；在保护下游时，有分流作用，保护范围减小。

参考文献

[1]张保会，尹项.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.15-27.

[2]李斌，王刚.高原光伏发电并网对电流保护的影响分析[J].青海大学学报（自然科学版），

2010（4）：1-3.

[3]李光琦.电力系统暂态分析[M].第三版.北京：中国电力出版社，2007.20-30.

[4]李钊年，段善旭.具有MPPT功能的智能户用光伏充电系统研究[J].可再生能源.2007，25（5）：1-3.