分布式光伏電站接入配電網繼電保護配置研究

胡智穎

身份證號碼：320282198909180223 江蘇南京 210000

摘要：隨著我國經濟不斷發展，人們生活水平不斷提高，人們對輸電系統質量要求越來越高，而過去單一結構的配電網無法滿足人們的需求，將分布式光伏電站接入配電網系統中，能夠轉變過去放射式配電網單一的形式，促進配電網流向朝著多樣化的方向發展。當分布式光伏發電站接入配電網時，極易導致繼電保護出現拒動或誤動的情況，不利于配電網正常運行。本文根據分布式光伏電站并入10kV等級配電系統時的情況，提出兩種繼電保護配置方案，以保證分布式光伏電站并網接入配電網時，繼電保護配置能維持正常運行狀態。

關鍵詞：分布式光伏電站；配電網；繼電保護配置

分布式光伏電站的工作方式為，將分散式發電設備與10kV電壓等級配電網輸電系統進行連接。隨著我國電力行業的不斷發展，分布式光伏發電站被廣泛應用于公共配電網系統中。將分布式光伏發電站接入配電網輸電系統中，變過去放射式結構配電網為多電源式結構形式，改變電流的大小、流向及特性，對原有繼電保護具有一定影響，因此我們需要重視對分布式繼電保護配置的研究。

一、分布式光伏電站接入配電網對繼電保護產生的影響

傳統放射式配電網電流為單一流向，10kV電壓等級配電網輸電系統大多采用階段式繼電保護配置，缺少方向元件。將分布式光伏電網接入配電網輸電系統后，會導致配電網的電流流向出現多樣化的變化，致使原有配電網繼電保護裝置的保護作用失效。分布式光伏電站接入配電網輸電系統后，繼電保護裝置產生的變化包括：

（一）重合閘失去作用

分布式光伏電站接入配電網輸電系統后，若光伏電站與配電網輸電系統連接的線路發生故障，且分布式光伏電站切除時間晚于重合閘發生作用的時間，可能產生電弧重燃的現象，從而致使重合閘失去作用。

（二）繼電保護范圍變小

分布式光伏電站在接入配電網輸電系統后，向配電網輸電系統輸送功率，原有繼電保護的保護范圍將變小。

（三）降低繼電保護靈敏度

分布式光伏電站接入配電網后（如圖1），若相連接的線路產生故障，故障點處于分布式光伏電站的下游部分（第“k1”處），會增加流經此線路的電流值，降低流經上游保護（第“1”處）的電流值，從而導致線路上游保護的敏銳性降低，會導致繼電保護出現拒動或誤動的情況。

圖1 分布式光伏電站接入配電網系統結構圖

二、分布式光伏電站接入10kV電壓等級配電網對繼電保護配置研究

（一）分布式光伏電站接入10kV電壓配電網輸電系統的方式

分布式光伏電站接入10kV配電網輸電系統的方式包括統購統銷及自發自用-余量上網的方式，而上述兩種模式又包括專線接入方式、T接共用線接入方式以及接入公共開關站或配電室等方式。本文主要分析兩種接入模式。

1.統購統銷T接公用線接入配電網輸電系統的模式

統購統銷中T接公用線接入配電網模式的工作原理為：在10kV配電網輸電系統的主干線路上安置階段式開關，將光伏發電電線與開關連接，并保證每個網點裝機容量為500kW-6MW之間（見圖2）。

圖2 統購統銷模式中T接公用線接入配電網模式示意圖

2.自發自用-余量上網模式T接公用線接入配電網輸電系統的模式

自發自用-余量上網模式中T接公用線接入配電網輸電系統模式的工作原理為：在10kV配電網輸電系統用戶一端主干線路上安置光伏接入柜，把光伏發電電纜與光伏接入柜連接，其中每個網點的裝機容量與統購統銷模式中T接公共線接入模式中網點的裝機容量相同（見圖3）。

圖2 自發自用-余量上網模式中T接公共線接入配電網結構示意圖

（二）分布式光伏電站接入10kV配電網輸電系統的繼電保護

分布式光伏電站接入配電網輸電系統時，需要及時對配電網繼電保護配置實施更新處理，以滿足分布式光伏電站對繼電保護提出的新要求，并注意繼電保護配置的經濟效益。

1.統購統銷模式T接公共線接入配電網輸電系統模式的繼電保護

統購統銷模式中T接公共線接入模式的繼電保護配置主要包括系統側保護配置及光伏電站側保護配置。針對系統側的繼電保護，首先在配電網110kV母線段安置保護配置，主要包括低頻、低壓、高頻及高壓保護配置，聯跳光伏電站聯絡線斷路器，變電站10kV光伏電站聯絡線。保護配置需要設置過電流保護，安置雙向方向元件，若系統產生反方向的故障時，需要利用方向元件進行封鎖。對電網側線路保護需要具有三相一次重合閘的功能，重合閘發揮作用的時間要與光伏電站最高解裂程度的時間錯開；T接公共線中的網點斷路器需要結合當地光伏電站的容量進行合理設置，并安裝相應的線路保護裝置，使其具有重合閘的功能，實現對線路的無壓檢測。

光伏電站側保護配置主要包括階段式方向過電流保護裝置以及方向指向變壓器。在繼電保護裝置運行時，要對過電流保護實施限時速斷電流措施，并將其與QF1（圖2）相連接。在產權分界點安置三相線路壓變及故障解列配置中，動作跳QF2（圖2）。斷路器需要具備低周、低壓以及高周、高壓解列的作用，同時安置方向速斷過電流保護配置，若突發孤島現象，則需要保證孤島產生至斷路器跳開的時間段低于2s。

2.自發自用-余量上網模式T接公用線接入配電網模式的繼電保護

自發自用-余量上網模式中T接公用線接入模式的繼電保護配置與統購統銷模式下T接公共線接入模式的繼電保護配置中的系統側保護配置相同。

光伏電站側保護配置中，產權分界點處的階段式方向過電流配置，動作跳QF2（見圖3），并且保證電流方向朝向用戶的線路，并與QF1（圖3）相連接。在產權分界點安置三相線路壓變及故障解列配置中，動作跳QF3（圖3），且實施方向過電流保護，其方向朝向用戶一方。在此繼電保護裝置中的開關閘需要通過產權分界點安全裝置進行自動化連接及切除，并根據光伏電站的實際情況決定重合閘的使用，使重合閘具備有延時及加速跳閘的功能。斷路器需要具備低周、低壓以及高周、高壓解列的作用，同時安置方向速斷過電流保護配置，若出現計劃之外的孤島，需要保證孤島發生時到斷路器跳開的時間差距低于2s。

結束語

分布式光伏電站接入配電網中，會導致原有繼電保護裝置無法正常發揮保護作用，因此我們需要對繼電保護進行更新處理，優化光伏電站側的繼電保護配置，保證配電網的正常運行狀態。本文分析分布式光伏電站接入配電網輸電系統的接入方式，提出改善繼電保護裝置的方法，以解決原有繼電保護配置的缺陷，保證電力企業的經濟效益。

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