（华能湖南岳阳发电有限责任公司414002）
摘要：随着我国经济的不断发展，能源及环境问题更加突出，成为当前需要重点解决的难题之一。光伏发电电源的应用极大地缓解了该问题，其环保、高效的优势，使其在配电网中的应用受到极大关注。但是，分布式太阳能光伏发电电源接入后，使得配电网的结构发生了很大的改变，导致继电保护可能出现拒动、误动等不正确动作。本文主要对对分布式光伏电站接入配电网后对继电保护动作行为造成的不利影响进行探讨，并真针对性分析其保护配置。
关键词：光伏发电；配电网；继电保护；
前言
近年来，我国不断进行电力网络的升级优化，在对传统发电方式进行调整的同时，立足于现阶段电力技术的实际，对新的发电技术进行探索。分布式发电作为一项新的发电技术，其有着较大的发展潜力。随着光伏发电系统大规模并入电网，其对电网的安全稳定运行造成不可忽略的影响，因此光伏并网发电系统在自身故障期间的保护措施，成为电网安全运行的关键因素之一。光伏受到不同日照条件以及不同温度条件的影响，输出功率存在间歇性和波动性，对光伏送出线路继电保护造成误动、拒动或者灵敏度下降等问题。由于光伏电站的故障电流受到光伏逆变器低电压穿越控制的限制，且单个光伏电站的容量占所接入系统容量的比例很低，光伏侧的故障电流受限是该线路不同于常规线路的最大特性，该特性会对送出线路现有继电保护的动作特性产生严重影响。基于此，需对分布式光伏发电接入配电网后的继电保护及安全自动装置相关技术和方案进行探讨。
1分布式光伏发电的特点及缺陷
分布式光伏发电是近些年太阳能发电领域的主要应用方向，是在用电用户场地附近建设，运行方式有统购统销及自发自用/余量上网两种，以配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。在实际建设过程遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，能够有效利用太阳能资源，降低化石燃料的消耗。其中的就近利用指的是发电、并网、转换及使用均就近的原则。分布式光伏电站在应用中主要存在如下几个问题，影响其进一步推广普及。
（1）机组输出功率受不同季节、时间光照强度和环境温度的影响，负荷波动大、难以预测、调度、控制，对系统的供电质量造成影响。
（2）光伏发电系统产生电能在应用时需要又直流逆变为交流，在这个逆变过程中所使用的电力电子元件会在系统中产生谐波和直流分量，造成系统电源、频率的畸变，严重时造成保护的误动作。
（3）当电网发生故障时，根据保护设定方案，光伏发电系统应及时对故障做出判断，并快速与公共电网脱离，对于自身电网部分负荷维持供电，形成一个孤岛状态。
2光伏发电对配电网继电保护动作行为造成的影响
分布式光伏发电系统一般是通过就地接入0.4kV低压电网直接为用户供电，再通过升压接入10kV馈电线路并入配电网。当接入的分布式电源数量少时对系统运行造成的影响较为有限，但是随着接入数量及容量的增加，会明显改变配电网的拓扑结构，而传统配电网继电保护的配置恰恰是建立在拓扑结构上。对于传统运行情况下的10kV配电网，继电保护配置是以阶段式电流保护为主，且没有配备方向元件。而分布式光伏发电站的接入，原来的单电源变成多电源，系统潮流流向复杂多样。当发生故障时，短路电流的大小、方向都会发生改变，如果依赖传统的继电保护系统则在很大程度上无法满足配电网保护需求。据统计分析，分布式光伏发电系统在接入配电网后对继电保护系统造成的影响有下列几类：
（1）重合闸失灵。
这一影响是因为当分布式光伏发电系统与系统相连线路发生瞬时故障时，如果光伏发电系统的切除时间晚于重合闸时间，会发生电弧重燃，导致重合闸失败。
（2）缩小保护范围。
光伏发电系统的接入，改变了传统单电源的网络结构，光伏发电系统在注入功率后，随着注入功率的增加，故障时由电网提供的短路电流会减小，如不对保护进行重新配置，则保护范围会缩小，无法对线路全面覆盖。
（3）降低保护灵敏度，保护拒动。
在光伏发电系统接入的情况下，如果故障发生在光伏电站的下游，则流过下游的保护电流增大，而流过上游的保护电流减小。如果未及时对保护定值进行重新设定，则会发生上游保护拒动，灵敏性下降问题。这里提到的下游指的是图1中的K1处，流过保护1处的电流会减小，保护1可能发生拒动。
图1
（4）保护误动。
在光伏发电系统接入配电网情况下，如果继电保护系统未及时装设方向元件，由于单电源结构变为多电源结构，当发生故障时系统及光伏电站都会向故障点发送故障电流，故障发生在光伏电站上游时，流过下游保护装置的电流会增大，如果保护定值未进行更改，则会使其动作，发生保护误动。
3分布式光伏电站10kV电压等级并网接入典型方式及其继电保护配置
3.1分布式光伏电站
10kV电压等级并网接入典型方式分布式光伏电站并网接入方式根据运营模式可分为统购统销和自发自用/余量上网两种方式。两者的接入方式示意图如图2~3所示。
3.2分布式光伏电站10kV电压等级并网接入典型保护配置
对于配电网继电保护系统，主要是实现故障切除、隔离及恢复供电三个功能，从而有效保证配电网的供电可靠。传统配电网由于其拓扑结构为单电源辐射型，所以保护主要是以三段式电流保护为主，再辅以反时限过流保护和自动重合闸装置。其中三段式电流保护包括电流速断、定时限电流速断和过电流保护，三种保护都是根据电流的升高而进行动作，区别在于保护整定电流和时限不同。三段式电流保护由于原理简单、效果良好所以在配电网继电保护中得到了广泛应用，但是由于其受配电网拓扑结构及运行方式影响较大，所以在光伏电站接入后，系统拓扑结构和运行方式都发生了巨大的变化。如果仍沿用原有的保护配置方法则无法很好的起到保护功能。为了保证运行安全稳定，需要对系统侧和光伏电站侧的保护进行改造、配置。在配置过程中应遵循“保证系统侧保护可靠性，简化光伏侧保护配置”这一基本原则。
3.2.1统购统销模式下的保护配置
（1）系统侧保护配置
在系统侧10kV母线以段为单位配置故障解列保护，并与光伏电站联络线断路器进行连锁，母线故障时联络线断路器跳停；变电站与光伏电站联络线配置阶段式方向过电流保护；电网侧线路应设置具备三相一次重合闸功能的保护，重合闸时间要与光伏电站最大解列时间相配合；T接点处断路器保护配置应由当地电业局依照光伏电站容量等情况进行针对性进行，该断路器应配置常规的线路保护，并且应具备重合闸功能。
图2统购统销接入方式图3自发自用/余量上网接入模式
（2）光伏电站侧保护配置
在产权分界点处配置阶段式方向过电流保护，方向应指向升压变压器；结合限时速断电流保护与接入示意图2中断路器QF1的保护相互配合；并网断路器应具备低周、低压及高周、高压解列等功能，同时还需要配置带方向的速断过电流保护及差动保护。
3.2.2自发自用/余量上网模式的保护配置
（1）系统侧的保护配置
自发自用/余量上网模式的系统侧保护配置与统购统销模式的保护配置一致。
（2）光伏电站侧的保护配置
在产权分界点处应配置阶段式方向过电流保护，方向指向用户母线，动作跳闸图3中的QF2，且与QF1相互配合；同时在产权分界点应配置故障解列装置跳闸QF3；断路器QF3应配置阶段式方向过电流保护与QF2相配合，方向指向用户电压；QF3在跳闸后重合闸装置是否启动由光伏电站决定；并网断路器的保护配置与统购统筹模式的配置一致。
4结束语
通过上面文章分析，我们认识到虽然分布式光伏发电系统接入配电网会对其原有继电保护系统动作情况造成影响，但是通过对系统保护配置的改造升级，同时在光伏发电系统配置相应的保护装置，完全可以满足接入配电网后的安全稳定运行要求。
参考文献
[1]连洁.分布式发电对配电网继电保护的影响[C].内蒙古工业大学，2013：9~10.
[2]常佳蕾.分布式光伏电源接入对配电网影响及并网规划研究[C].华北电力大学，2016：10~20.
[3]凌红星，赵晶晶，孙改平，黄丽莎，张页.高密度光伏系统接入配电网对继电保护的影响[J].上海电力学院学报，2014（01）：6~9.
[4]郑舒.分布式光伏电源的接入对继电保护的影响研究[C].南京师范大学，2013：10~20.
[5]舒逸石，管霄，赵炜.分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响[J].华电技术，2013（07）：71.
[6]季克朗.分布式电源对配电网继电保护影响的分析[J].硅谷，2014（22）：52.
作者简介：刘涛（1987-），男，华能湖南岳阳发电有限责任公司工程师，主要从事光伏发电运行维护工作。