分布式光伏电站对配网继电保护的影响

分布式光伏电站对配网继电保护的影响

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摘要:随着社会经济、科技的迅猛发展,人类对能源的需求也在随之不断增长。然而由于全球一次能源的日渐匮乏,分布式光伏电站作为新一代的发电方式越来越受到人们的重视,并不断地发展成熟。分布式光伏电站除了具有环保节能,经济灵活的优势外,其接入也会对配电网的运行方式、电压分布、继电保护、稳定性以及安全性等一系列问题产生影响。本文重点研究分布式光伏电站对配网继电保护的影响。

关键字:配电网;分布式光伏电站;继电保护

1配电网现有保护配置的介绍

配电网和输电网相比除了电压的等级低,最主要的一点就是配电网是单一电源辐射状供电系统,一般是由上游的变电站供电。因此其保护配置也比较简单,包括电压保护和电流保护。电压保护包括过电压保护和低压保护,电流保护包括三段式电流保护和反时限过电流保护,配电网的故障基本上都伴随着电流的突增,因此配电网的主保护主要是电流保护。三段式电流保护分为:瞬时电流速断保护(电流I段)、限时电流速断保护(电流II段)和定时限过电流保护(电流III段)。相比之下,一般适用于输电网的距离保护或是差动保护,虽然具有不受运行方式变化影响的优点,但是保护成本较高,不适用在配电网中大规模使用。

同一线路不同地点短路时,由于短路电流不同,保护具有不同的动作时限,在线路靠近电源端短路电流较大,动作时间较短,远离电源端短路电流小,动作时间长,这种保护可以反映故障严重程度的保护称为反时限过流保护。

架空线路中80%~90%的故障是瞬时故障,为了在发生故障跳闸后能够尽快恢复供电,架空线路通常配置自动重合闸。电缆线路一般不配置自动重合闸,因为大多发生的是永久性故障。在辐射状配电网中,重合闸和保护的配合方式一般选取重合闸前加速保护。

2分布式光伏电站对配网继电保护影响分析

分布式光伏电站具有污染少、来源广泛、安装地点灵活等优点,被世界各国广泛使用。然而,大量光伏电站接入配电网后,彻底改变了原来配电网单电源辐射型的结构,且不同于常规电源的故障特性可能会改变配电网的电气量特征,这将给原有配电网的保护带来一定的影响。

2.1影响继电保护装置保护正确动作

将分布式光伏电站与配电网连接后,会增加多个电源,成为多电源网络,然而在运行过程中如果有一个电路出现故障,那么其他没有故障的电源也会感应到故障的存在,导致没有故障的电路自动开启速电保护装置,很大程度上增加了事故的严重性。

2.2影响自动重合闸

就目前来看,我国的配电线路的结构基本上都是单侧电源,如果线路一旦出现短路情况系统便会立即进行自动重合闸,以此对故障点的供电进行切断处理,避免影响配电网的运行。假如分布式光伏电站并网后,如果有故障出现在光伏电站和配电系统的线路上,此时配电系统若在自动重合闸发生动作之前没有切断与光伏电站的连接,会造成光伏电站不断的向故障点提供电流,因而使得重合闸动作时出现电弧重燃的情况,造成重合闸合闸失败,进而严重威胁着整个配电网的运行安全,特别是严重影响了光伏发电。所以,在现行的保护基础之上,如果出现故障,务必要求在自动重合闸发生动作之前切断配电网中的光伏电站,并且要将反孤岛保护设置在分布式光伏电站端。

2.3影响继电保护装置的灵敏度

1)分布式光伏电站与主电路连接之后,在运行的时候出现的故障电流会由分布式光伏电站与原系统两方面提供,在保护定值没有任何变动的情况下,保护装置只能感应到原系统所发出的故障电流,从而致使保护装置的灵敏度大大降低,分布式发电的容量大小直接影响着保护装置的灵敏度。在分布式光伏电站刚开始投入使用的时候,人们就发现了其对电路保护装置的影响,所以就用减少分布式发电与电路的连接的方式来降低分布式发电对保护装置的影响,不过分布式光伏电站与配电网的连接一般都采用微网的方式。

2)微网是一个拥有两种运行方式的系统,这两种运行方式分别是并网运行以及独立运行。微网系统的使用会使整个配电网的稳定性降低,大幅增加了电网出现故障的可能性,会造成较大的电网电压波动,还会使之前的电网保护装置降低对故障电流的分析与排除能力,致使保护装置的作用大大降低,给电网的安全性以及稳定性带来极大的影响。

2.4对继电保护装置整合的影响

虽然现如今的继电保护装置已经得到了很大的改进,不过分布式光伏电站的运行还是会对其产生或多或少的影响。虽然调整了配电网的电网结构,不过电网中的电流数据却不会发生改变,大大的降低了继电保护装置的灵敏度,出现故障的时候不能够及时的进行判断与排出,只能通过并网纵联保护来对故障进行处理,影响正常的电力供应。

2.5对短路电流的影响

在电网运行过程中出现故障的时候,配电网会有一段较大的冲击短路电流的进入,这股电流的电压数值远远超出了配电网短路时所产生的短路电流数值标准,这股电流的进入将会对整个配电系统造成极大的影响与损坏,而正常运行中的保护装置的逆功率继电器也会随着这股电流的冲击而无法正常工作,进而导致配电系统的稳定性与安全性得不到有效的保障,影响日常的电力供应。

总之,对配网继电保护的影响可以总结如下:

1)短路点位置在接入点上游,可能引起接入点到短路点之间的上游线路保护反向误动;短路点位置在接入点下游,可能引起接入点下游线路保护灵敏度增加甚至误动,接入点上游线路保护的灵敏性降低;短路点位置在相邻线路,可能引起相邻线路保护的灵敏度增加甚至误动,引起接入点上游线路保护的反向误动;

2)接入位置下游线路故障时,光伏电站容量越大,不论光伏逆变器输出电流是否达到限幅,流经其下游线路保护的电流越大,流经其上游线路保护的电流越小。当光伏电站达到一定容量时,可能会对配电网电流保护的配合产生一定影响;

3)接入位置下游线路故障时,接入位置越靠近系统,不论光伏逆变器输出电流是否达到限幅,流过下游线路保护电流越小,流过上游线路保护未达到限幅时越大,达到限幅后在某一接入位置时有最小值。

3分布式光伏电站并网对配电网产生影响的具体对策

3.1安装安全自动装置

通常情况下,各个光伏电站的并网方式之间并不相同,彼此各有特点。究其原因,在于光伏电站受到电网架构的影响。因此,建议按照各个光伏电站本身的特点,为电站装设对应的安全自动装置。安装过程中,工作人员应遵照如下基本原则:若情况较为紧急,建议工作人员自系统内切除光伏电站,仅仅保留系统本身,以确保电力系统运行的稳定性以及安全性,从而建立完善第三道防线。

3.2选择局部式光纤差动保护

基于一般微机保护容易受到分布式光伏电站并网的干扰,且受到的干扰较为严重,建议在条件允许的前提下,应用局部式光纤差动保护作为应对措施。如此一来,无需将光伏发电因阳光照射而受到限制纳入考虑范围当中,同时也避免出现因助增电流而致使保护灵敏度降低等问题。

3.3对电流保护进行改进和优化

当前,传统的电流保护方式已经不能够实现对于分布式电源的有效保护,更加不能够满足所接入的配电网保护所提出的特殊要求,这样的背景下,对于电流保护的改进以及优化则势在必行。而在实现对于电流保护的有效改进与优化之后,则能在很大的程度上,保证分布式电源在对原有保护装置进行快速适应的基础上,同时有效的避免了所新增的分布式电源影响当前的继电保护装置,也不用对其进行比较大的一些改动。同时也有效的降低了人力资源的浪费与人力的输出,对于成本也进行了良好的控制与管理,具有明显的优势地位。

4结束语

综上所述,分布式光伏电站是对传统供电方式的革新,在利用分布式电源优势同时也不能忽视对配电网继电保护的影响,相关研究人员就要从使用现状中分析,探析出影响继电保护的各种因素,并有针对性的制定出改进措施,进而降低分布式电源为继电保护造成的损害,确保供电网络正常供电,同时也是分布式电源适应配电网的发展需要。

参考文献:

[1]韩畅.光伏电站对配电网继电保护的影响分析及对策[D].华南理工大学.2016.

[2]刘跃.分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究[J].科技创新导报.2015.12(03):34

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