分布式光伏发电系统对配电网继电保护的影响

分布式光伏发电系统并网对配电网继电保护的影响分布式光伏发电系统对传统配电网的结构和短路电流分布产生深刻影响， 这将对配电网的继电保护产生必然的影响，为了能继续保证继电保护的正常动作，较好的就是全新设计配电网保护模式。但是传统的继电保护理论已经非常成熟，完全摒弃原有的保护系统变得不太符合实际， 因此， 研究基于传统保护的继电保护理论方法变得非常有意义。1、分布式光伏发电系统对配网继电保护的影响光伏发电系统通过 400V或 10KV馈线接入配电系统，接入的分布式光伏发电系统容量与配电网系统容量比值达到一定时， 当发生故障， 将会影响到配电网原有继电保护装置的正常动作。 由于光伏电源对故障电流的助增或者分流作用， 它将改变保护的选择性和灵敏度， 给各个保护装置的相互配合带来问题。 以下为光伏系统对配电网保护的具体影响进行分析。a. 如图 1 所示， 当未接入光伏发电系统时， 在任意点 K 处故障， 故障电流由系统电源提供， 按照继电保护原则， 应由断路器 QF2切断故障电流； 如果在馈线BC段接入 PV1时， 当 K处发生故障电流时， 由于故障电流分别是系统电源和 PV1提供，所以断路器 QF2、 QF5都需动作，切断故障电流。系统电源10KV母线QF1EQF2 QF3 QF4B C DA KPV1QF5图 1 配电网示意图b. 相邻馈线故障时，反向故障电流可能导致本馈线保护误动。如图 2 所示，未接入光伏发电系统时， AE段任意点 K发生故障， 故障电流就由系统电源提供，应由断路器 QF1动作切断故障电流； 如果在 AC段接入光伏系统 PV1、 PV2时， 其中断路器 QF2、 QF3就会受到 PV1、 PV2提供的反向电流， 如果接入光伏系统容量较大，反向电流就有可能超过保护整定值，使 QF2、 QF3误动作。系统电源10KV母线QF1KEQF2 QF3 QF4B C DAPV1 PV2QF5 QF6图 2 配电网示意图c. 光伏发电系统并网后可能使某些配电网电流保护的范围扩缩小。如图 3所示，按照继电保护配置的选择性原则，在未接入光伏系统时，当 BC段 K 点故障时， 故障电流由系统电源提供， 为此应由断路器 QF3动作切除故障电流， 假如出现断路器 QF3拒动时，由 BC段的远后备保护操作断路器 QF2动作切除故障。当光伏系统电源 PV1接入时， 而流过断路器 QF2的故障电流却因 PV1的接入而小于未接 PV1时的电流值。 这将使得 AB段过流保护 （作为 BC段的远后备保护） 的保护范围减小。系统电源10KV母线QF1EQF2 QF3 QF4B C DA KPV1QF5图 3 配电网示意图d. 各馈线保护灵敏性增加。在 10KV母线 A 出口接入光伏系统 PV1时，母线A引出的各馈线发生故障时，光伏系统 PV1的作用相当于增大系统的容量，在一定程度上增大短路电流，提高各馈线电流保护的灵敏性。系统电源10KV母线QF1K1EQF2 QF3 QF4B C DA K2 K3K4PV1QF5图 4 配电网示意图e. 随着接入光伏系统容量的增大，可能导致保护失去选择性。如图 5 所示，仅当 PV1接入配电网时，当馈线 CD段的出口处 K 发生故障时，按照继电保护原则，应由断路器 QF4动作快速切除故障电流。但当 PV容量足够大时， BC段的速断保护范围可能延伸到 CD段。在这种情况下， BC、 CD的保护感受到的故障电流都达到其各自的整定值， 2 个保护都动作，继电保护就失去了选择性。系统电源10KV母线QF1EQF2 QF3 QF4B C DAKPV1QF5图 5 配电网示意图2、现阶段提出的主要解决方案其中主要有以下几种： a. 利用电抗器高阻抗值来限制分布式电源提供的短路电流 b. 采用故障限流器来解决分布式电源助增电流对保护选择性的影响 c. 在 DG所在线上游的两端加装方向元件，并借助两端通信的方法来满足选择性 d. 将配电网中的分布式发电系统分成不同的功率带， 采用自适应方法进行保护相互配合e. 可以采用反应两端电气量比较的光纤纵联差动保护， 来避免频繁改变保护整定值，满足继电保护的选择性、速动性。以上这些解决方案都有各自的局限性，都不能系统的解决分布式电源对现有继电保护的影响， 没有经过系统的规划， 很难做到完整性。在经过对现有方法的归纳和总结，在这里提出本人的一些建议。由上述可知， 分布式电源的并网对配网继电保护的影响是多样性的， 主要对保护的选择性、 灵敏性、 范围产生影响， 并且并网点不同， 产生的影响也就不同，这就加大了研究的难度， 如摒弃原有保护系统的传统性， 重新设计一整套保护系统，在经济、时间上是不符合实际，所以只能另寻他法。当某支路任意处发生故障时， 同一母线下的其它支路或者本支路的分布式电源对保护都产生一定程度的影响， 为了避免产生影响， 可以在发生故障时， 第一时间断开分布式电源， 切除影响， 以牺牲分布式电源发电率为代价， 保持现有配电网保护的性能， 在经济上的损失在可接受范围内， 待检测符合同期并网条件时，再进行并网。这样无需增加其它保护设备，简单、易操作、易实现，避免增加系统的复杂性，投入资金可以接受，技术上完全可以实现。3、结束语光伏并网发电已经是太阳能利用的主要形式， 大规模光伏并网必然会对配电网产生影响， 特别是对现有配电网继电保护系统， 本文结合经典配电模型对光伏系统接入电网运行时产生的影响进行了分析，并提出相应的建议。参考文献[1] 石振刚，王晓蔚，赵书强 . 并网光伏发电系统对配电网线路保护的影响【 J】 .华东电力， 2010. [2] 吴罡，分布式发电采用故障限流器对继电保护性能的影响【 D】 . 东南大学硕士论文， 2007. [3] 杨贵恒，强生泽，张颖超，郑勇 . 太阳能光伏发电系统及其应用【 M】 . 化学工业出版社， 2011. [4] 张超， 计建仁， 夏翔 . 分布式发电对配电网馈线保护的影响 【 J】 . 继电器， 2006. [5] 韦钢， 吴伟力 . 分布式电源及其并网时对电网的影响 【 J】 . 高电压技术， 2007.