分布式光伏電站并網對配電網繼電保護的影響

趙航 華北水利水電大學

前言

光伏發電作為一種利用大自然又不傷害大自然的新型技術，完全符合當今社會的發展要求。于是這一技術在日復一日的實踐中變得茁壯又蓬勃，是目前我國在電力資源方面的一塊基石，但分布式光伏電站并網意料之中的對配電網的繼電保護產生了一定的影響。筆者就分布式光伏電站并網對配電網繼電保護造成的影響以及分布式光伏電站并網控制方面的相關技術研究作出了探討研究，文中所現觀點僅代表筆者自身，不成熟之處還望廣大讀者見諒。

1 分布式光伏電站并網控制相關技術研究

1.1 分布式光伏電站并網的特點

分布式光伏電站并網有著獨一無二的特點，但如果要問分布式光伏發電這一技術怎么樣？問題包含的方面過于龐大，是不能一概而論的，還是要具體情況具體分析。而就分布式光伏發電的特點而言：其一，是輸出功率相對較小，通常情況下，一個分布式光伏發電項目的容量在數千瓦以內，這與集中式的電站有所不同。分布式光伏電站的大小對發電效能幾乎沒有什么影響，間接地對經濟也沒有什么影響，也就是說，無論光伏系統的規模是大還是小，在投資收益率這方面沒有過大的區別。其二，是環保效益尤為突出，對自然造成的污染小。分布式光伏發電項目在發電過程中，運用的是太陽能，不用擔心枯竭，不會產生噪音，也不會對空氣和水造成污染，對環境的長期改善極為有利。其三，是能夠在一定程度上緩解部分地區的用電緊張狀況。不過由于分布式光伏發電的密度相對較低，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積有限，只能臨時性的舒緩用電緊張，不能從根本上解決用電問題。其四，即發電與用電可以同時存在。大型地面電站發電是升壓接入輸電網，為電站運行而發電；而分布式光伏發電是接入配電網，發電與用電同時存在。以上幾點，是分布式光伏電站并網的特點，也是其優勢所在。

1.2 分布式光伏電站并網的接入方式

有兩種接入方式可以進行分布式光伏電站并網。其一為專門線路接入。這一方式指的是，在分布式的電源接入點為其設置一個專門的開關，在電源直接接入時，用開關控制變電站、開閉站、配電室等的電量，在此過程中要控制好并網的電容量，確保在合適的范圍之間；其二，是“T”字接線方式，也就是分線接入，這種方式與專門線路接入相反，在分布式電源接入點處不設置專門開關，但也需要控制好并網的電容量，確保在合適的范圍之間。

1.3 對分布式光伏電站并網系統和并網斷路器的保護配置研究

針對分布式光伏電站并網系統和并網斷路器有以下幾種保護配置。反時限的保護，反時限保護有一個專業的公式，通俗的來解釋就是指保護裝置的動作時間與短路電流的增大成反比，即電流越大，保護裝置發揮作用的時間越短；母線自動切斷裝置，一般情況下，在系統正常運行時，兩段母線互不干擾，各司其職，自動切斷裝置在運行中實時對母線電壓情況進行檢測。一旦某段母線電壓出現異常，但其它部分的電壓處于正常時，母線自動切斷裝置就會被啟動，當電壓恢復正常時，母線自動切斷裝置恢復常態，這一設置可以有效加強供電的可靠性，促進電網的穩定運行。另外還有前加速重合閘裝置，當系統檢測到短路電流值異常高的時候，斷路器迅速分閘，經過些許時間后開始緩慢合閘；當故障解除時，系統自行智能調整后便可以穩定運行；反之，則運用反時限的保護跳開斷路器，解除故障。前加速保護可以在一瞬間切斷電流，加大保護力度。

2 分布式光伏電站并網對配電網繼電保護的影響

通常情況下，我國無論是中壓配電網還是低壓配電網都是以單電源的放射式網絡作為基礎供電形式的。這樣的供電網，接線簡單，操作容易，電流方向單一，功率方向單一，有效的保護了系統的擴容，針對這種供電網模式，實施了配電網繼電保護這一策略。分布式光伏電站并網的施行，從本質上改變了配電網的結構，使原來簡單的電網結構變得復雜，同時也變得多元化，就好像一株直愣愣光禿禿的小樹苗變成了一棵枝繁葉茂的參天大樹。在電網結構未改變之前，三段式電流的使用極其廣泛，但結構改變后的光伏發電，在系統出現故障時，會出現一種電流量越大，故障越大的情況，從而對電力系統的運行造成嚴重影響。分布式光伏發電在三段式電流的運行中降低了電路出現故障時保護反應力的敏感度與準確性，也間接的降低了相鄰電路的保護作用。此外，從我國的用電大環境來看，配電線路的結構基本都為單側電源，只要線路出現短路狀況，系統在第一時間立刻跳閘。切斷故障線路的所有供電來源，盡量避免造成配電網整體運行故障，但在分布式光伏電站并網后，如果在合閘后才切斷電源的話，電流很有可能重新進入線路，合好的閘合會自動復原，配電網的安全將會受到嚴重的考驗，甚至有意外產生。最后，熔斷器是電力系統中一種普遍的自動保護裝置，當線路中的電流過大且線路本身承受不住時，熔斷器就會意識到危險的來臨，自動進行切斷電路的操作流程，實施檢測并保障配電網的安全運行。在一般情況下，電路的分支處和變壓器的高壓側是安裝熔斷器的首選位置，這樣無論在哪個方向出現電路故障，熔斷器都可以立即作出判斷并進行切斷電路的操作，從而加強對電力線路的保護，但分布式光伏電站并網后，線路的基本運行結構在本質上發生變化，線路的穩定狀況大不如從前，以上幾點便是分布式光伏電站并網對配電網繼電保護的影響。

3 結論

隨著環境保護的加強，越來越多的環保型能源出現在大眾視野中，尤其是以利用太陽能能源為首的分布式光伏發電，筆者相信在未來的電力發展中分布式光伏電站并網會應用得越來越廣泛，雖然目前此項策略存在諸多小問題，但在研究人員的努力下也出臺了與之抗衡的相關對策，隨著分布式光伏電站并網在發展改進的路上愈行愈遠，各種制度也會越來越完善，電網內部的隱患也會逐漸減少，直至為我國的電力系統添上濃墨重彩的一筆，帶來全新的面貌。筆者在本文中就分布式光伏電站并網控制相關技術和分布式光伏電站并網對配電網繼電保護的影響進行了簡要的分析，但由于筆者經驗尚淺，分析內容尚不全面，文中的探討分析不足之處略多，還望廣大讀者看完后不吝賜教，筆者也會在研究的路上繼續走下去，對分布式光伏電站并網進行更深層次的研究。