分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响

赵航 华北水利水电大学

前言

光伏发电作为一种利用大自然又不伤害大自然的新型技术，完全符合当今社会的发展要求。于是这一技术在日复一日的实践中变得茁壮又蓬勃，是目前我国在电力资源方面的一块基石，但分布式光伏电站并网意料之中的对配电网的继电保护产生了一定的影响。笔者就分布式光伏电站并网对配电网继电保护造成的影响以及分布式光伏电站并网控制方面的相关技术研究作出了探讨研究，文中所现观点仅代表笔者自身，不成熟之处还望广大读者见谅。

1 分布式光伏电站并网控制相关技术研究

1.1 分布式光伏电站并网的特点

分布式光伏电站并网有着独一无二的特点，但如果要问分布式光伏发电这一技术怎么样？问题包含的方面过于庞大，是不能一概而论的，还是要具体情况具体分析。而就分布式光伏发电的特点而言：其一，是输出功率相对较小，通常情况下，一个分布式光伏发电项目的容量在数千瓦以内，这与集中式的电站有所不同。分布式光伏电站的大小对发电效能几乎没有什么影响，间接地对经济也没有什么影响，也就是说，无论光伏系统的规模是大还是小，在投资收益率这方面没有过大的区别。其二，是环保效益尤为突出，对自然造成的污染小。分布式光伏发电项目在发电过程中，运用的是太阳能，不用担心枯竭，不会产生噪音，也不会对空气和水造成污染，对环境的长期改善极为有利。其三，是能够在一定程度上缓解部分地区的用电紧张状况。不过由于分布式光伏发电的密度相对较低，再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积有限，只能临时性的舒缓用电紧张，不能从根本上解决用电问题。其四，即发电与用电可以同时存在。大型地面电站发电是升压接入输电网，为电站运行而发电；而分布式光伏发电是接入配电网，发电与用电同时存在。以上几点，是分布式光伏电站并网的特点，也是其优势所在。

1.2 分布式光伏电站并网的接入方式

有两种接入方式可以进行分布式光伏电站并网。其一为专门线路接入。这一方式指的是，在分布式的电源接入点为其设置一个专门的开关，在电源直接接入时，用开关控制变电站、开闭站、配电室等的电量，在此过程中要控制好并网的电容量，确保在合适的范围之间；其二，是“T”字接线方式，也就是分线接入，这种方式与专门线路接入相反，在分布式电源接入点处不设置专门开关，但也需要控制好并网的电容量，确保在合适的范围之间。

1.3 对分布式光伏电站并网系统和并网断路器的保护配置研究

针对分布式光伏电站并网系统和并网断路器有以下几种保护配置。反时限的保护，反时限保护有一个专业的公式，通俗的来解释就是指保护装置的动作时间与短路电流的增大成反比，即电流越大，保护装置发挥作用的时间越短；母线自动切断装置，一般情况下，在系统正常运行时，两段母线互不干扰，各司其职，自动切断装置在运行中实时对母线电压情况进行检测。一旦某段母线电压出现异常，但其它部分的电压处于正常时，母线自动切断装置就会被启动，当电压恢复正常时，母线自动切断装置恢复常态，这一设置可以有效加强供电的可靠性，促进电网的稳定运行。另外还有前加速重合闸装置，当系统检测到短路电流值异常高的时候，断路器迅速分闸，经过些许时间后开始缓慢合闸；当故障解除时，系统自行智能调整后便可以稳定运行；反之，则运用反时限的保护跳开断路器，解除故障。前加速保护可以在一瞬间切断电流，加大保护力度。

2 分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响

通常情况下，我国无论是中压配电网还是低压配电网都是以单电源的放射式网络作为基础供电形式的。这样的供电网，接线简单，操作容易，电流方向单一，功率方向单一，有效的保护了系统的扩容，针对这种供电网模式，实施了配电网继电保护这一策略。分布式光伏电站并网的施行，从本质上改变了配电网的结构，使原来简单的电网结构变得复杂，同时也变得多元化，就好像一株直愣愣光秃秃的小树苗变成了一棵枝繁叶茂的参天大树。在电网结构未改变之前，三段式电流的使用极其广泛，但结构改变后的光伏发电，在系统出现故障时，会出现一种电流量越大，故障越大的情况，从而对电力系统的运行造成严重影响。分布式光伏发电在三段式电流的运行中降低了电路出现故障时保护反应力的敏感度与准确性，也间接的降低了相邻电路的保护作用。此外，从我国的用电大环境来看，配电线路的结构基本都为单侧电源，只要线路出现短路状况，系统在第一时间立刻跳闸。切断故障线路的所有供电来源，尽量避免造成配电网整体运行故障，但在分布式光伏电站并网后，如果在合闸后才切断电源的话，电流很有可能重新进入线路，合好的闸合会自动复原，配电网的安全将会受到严重的考验，甚至有意外产生。最后，熔断器是电力系统中一种普遍的自动保护装置，当线路中的电流过大且线路本身承受不住时，熔断器就会意识到危险的来临，自动进行切断电路的操作流程，实施检测并保障配电网的安全运行。在一般情况下，电路的分支处和变压器的高压侧是安装熔断器的首选位置，这样无论在哪个方向出现电路故障，熔断器都可以立即作出判断并进行切断电路的操作，从而加强对电力线路的保护，但分布式光伏电站并网后，线路的基本运行结构在本质上发生变化，线路的稳定状况大不如从前，以上几点便是分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响。

3 结论

随着环境保护的加强，越来越多的环保型能源出现在大众视野中，尤其是以利用太阳能能源为首的分布式光伏发电，笔者相信在未来的电力发展中分布式光伏电站并网会应用得越来越广泛，虽然目前此项策略存在诸多小问题，但在研究人员的努力下也出台了与之抗衡的相关对策，随着分布式光伏电站并网在发展改进的路上愈行愈远，各种制度也会越来越完善，电网内部的隐患也会逐渐减少，直至为我国的电力系统添上浓墨重彩的一笔，带来全新的面貌。笔者在本文中就分布式光伏电站并网控制相关技术和分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响进行了简要的分析，但由于笔者经验尚浅，分析内容尚不全面，文中的探讨分析不足之处略多，还望广大读者看完后不吝赐教，笔者也会在研究的路上继续走下去，对分布式光伏电站并网进行更深层次的研究。