光伏電源并網(wǎng)后繼電保護和安全自動裝置配置

劉偉浩 周彪

（許繼電氣股份有限公司 河南省許昌市 461000）

能源能夠引起社會發(fā)展和生產(chǎn)的變革，這在很大程度上會影響人類社會的生活。近年來，能源的短缺以及溫室效應愈演愈烈，尋找一些新的可再生能源變得尤為重要，光伏電源屬于一種清潔能源，并且已經(jīng)受到世界各國的重視，還是人類社會中比較重要的一種能源。而且隨著光伏電源系統(tǒng)不斷的成熟，形成了一種穩(wěn)定的發(fā)展模式，而且在未來還會有更加廣闊的發(fā)展空間。基于此，本文針對光伏電源并網(wǎng)后繼電保護和安全自動裝置配置進行以下相關(guān)的分析及研究

1 光伏電源工程項目管理的要點

光電系統(tǒng)會按照供電的基本方式可以將其分成獨立光伏電源系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏電源系統(tǒng)以及混合光伏電源系統(tǒng)三大類別。獨立光伏電源系統(tǒng)通常情況下都是由光伏陣列、控制器、蓄電池以及逆變器而構(gòu)成。獨立光伏電主要被應用在一些比較偏僻的村落。并網(wǎng)光伏電源系統(tǒng)主要是能夠克服獨立光伏電源系統(tǒng)之中的一些儲能環(huán)節(jié)，這會在很大程度上減少電站的維護工作。典型的一些并網(wǎng)光伏電源系統(tǒng)通常都是由光伏矩陣、DC 變換器、逆變器以及繼電保護裝置而構(gòu)成。

1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)管理要點

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是大電網(wǎng)之中最為重要的構(gòu)成部分，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主要分成有無儲能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)的發(fā)電主要是將光伏系統(tǒng)之中連接到大電網(wǎng)之中，來進一步進行電能的有效傳輸，通過電網(wǎng)進行科學的分配，并且光伏電源并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)變成目前社會中人們使用最為廣泛的一種發(fā)電方式。

1.2 光伏電源在建筑之中的管理要點

光伏電源在實際生活中的應用已經(jīng)越來越廣泛，通過在建筑物中的屋頂上安裝一些光伏器件，可以實現(xiàn)電源和光伏陣列之間的關(guān)聯(lián)，形成一體化的系統(tǒng)，通過在建筑物的屋頂之中安裝一些光伏電池板，可以有效的提升對建筑物屋頂太陽能的吸收，可以控制光伏電源的基本成本，通過對于光伏電源基本原理的利用，將建筑物和光伏電源完整的結(jié)合在一起。

1.3 光伏電源在生活中的管理要點

光伏電源的基本研究在實際的生活中已經(jīng)被廣泛的應用在一些偏遠的地區(qū)，還被應用在一些小型家用電源以及日常生活的用電之中，比如，照明燈、電視機等一些方面。在生活中，公共交通領(lǐng)域之中也可以應用到光伏電源，比如航標燈、鐵路信號燈以及交通警示燈等一些方面。在能源勘測的方面，主要可以應用在石油、海洋氣象的勘測方面，光伏電源系統(tǒng)在日常的生活中的應用已經(jīng)越來越廣泛，進一步推動了人類社會的進步以及發(fā)展，如圖1 所示。

2 光伏電源對于電網(wǎng)繼電保護的基本影響

隨著光伏發(fā)電的科學引入，我國的電網(wǎng)已經(jīng)從傳統(tǒng)的單項電源放射狀鏈式基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉植加兄行⌒碗娫吹挠性淳W(wǎng)絡。并網(wǎng)光伏電源針對電網(wǎng)繼電保護具有以下三點影響。

2.1 影響電流的保護

運行靈活二且多變，的并網(wǎng)光伏電源不能夠和靈敏度比較高的且速度比較快的傳統(tǒng)電網(wǎng)保護工作之間進行兼容，將其接入到電網(wǎng)系統(tǒng)之中以后，光伏電源過大，就會導致原有的繼電保護相應的設備基本運行狀態(tài)受到一定影響。光伏電源既可以促進系統(tǒng)出現(xiàn)故障電流的出現(xiàn)，而且還會使其進行分流，這就會在很大程度上影響流通保護裝置所出現(xiàn)的故障電流；假如故障的電流大小出現(xiàn)變化，那么相應的極端保護基本裝置的保護范圍以及靈敏度等方面都會受到一定影響。

2.2 影響自動重合閘

假如光伏系統(tǒng)沒有得到解列，那么當繼電保護系統(tǒng)呈現(xiàn)出故障之時，使得電閘跳閘，就會形成孤島，即使孤島可以使得電網(wǎng)的功率一級電壓都可以在額定值以內(nèi)進行運行，但是依然還會在很大程度上影響自動重合閘。

2.3 影響變電站備用電源的自動投入裝置

通常情況之下，雙電源的基礎供電系統(tǒng)之中，假如供線路跳閘，10kV 母線以及110kV 母線會因為受到孤島效應的影響之下而帶有一定電壓，導致備用電源會自動的投入到裝置投入條件“檢驗母線無壓”不能夠達到，所以備用線路不能夠運行，這就會使得區(qū)域之內(nèi)的負荷出現(xiàn)很長一段時間沒有電壓，而且還會對于不同期的合閘造成一定影響。

3 繼電保護改造的基本要求

變電站在進行修建的時候，供電企業(yè)內(nèi)部通常不會考慮到光伏電站等一些小電源線路在未來使用之中的接入問題，所以會針對繼電相應的保護裝置基本設計都需要進行純負荷的電路作為對象，小電源接入系統(tǒng)之后并不能夠滿足繼電保護的基本要求。因此，為了可以使得繼電保護可以正常的運行，發(fā)揮出自身的重要作用，就需要針對已經(jīng)存在的繼電保護裝置展開改造。

（1）需要將聯(lián)跳小電源線路跳閘的出口回路接入到小電源線接入一些電壓等級之后的母差保護之中。當故障被攔截，故障點就會進一步接收到來自小電源線路之上的電流，會在很大程度上去除故障所需要的一些時間。

（2）將聯(lián)跳小電源線路跳閘出口的回路增加建設一些接入電壓等級的一些小電源自切保護系統(tǒng)。出現(xiàn)小電源，而且小電源所處的低壓自切系統(tǒng)和低壓的基本條件之間不相符合，那么一旦出現(xiàn)主變壓器上級的一些電源失電，那么就會不能夠正常啟動自切保護工作，母線之上一些其他負荷的線路就會主要以孤島的基本方式進行持續(xù)性的運行，會更為嚴重的影響到一些重要用戶的基本用電需求。

（3）應該在小電源相對應的主要變壓器保護之上增設一些復合電壓方向的過電流。假如出現(xiàn)故障在220kV 變電站的高壓一側(cè)而且在主變壓器中的低壓一側(cè)的額定電流比低壓一側(cè)的小電源小的時候，出現(xiàn)短路電源，那么需要使用220kV 的母差進行失靈聯(lián)跳主變壓器之間各個側(cè)斷路器的基本保護功能。

4 安全自動裝置的基本配置原則

4.1 線路基本保護原則

當主要以380V/220V 的電壓將光伏電源接入到公共的電網(wǎng)之時，處在公共連接點以及并網(wǎng)點之間的斷路器就可以進行短路速斷、失壓跳閘以及低壓閉鎖和延時的保護工作。假如接入到系統(tǒng)是35kV/10kV 電壓等級，那么應該可以使用專線將光伏電源接入到用戶變電站，運用“T”接方式接入的基本用戶配電網(wǎng)。

4.2 母線基本保護原則

向母線系統(tǒng)接入一些光伏電源的時候，需要依照光伏電源自身是否自帶了母線，從而決定是否有必要進行專用母線的相應保護工作。檢測系統(tǒng)側(cè)變電站以及開關(guān)站側(cè)的相應母線保護以后，假如兩者之間不符合基本要求，就需要配置一些相應的保護裝置，假如兩者之間不符合，那么需要配置相應的保護裝置，進而可以保證母線出現(xiàn)相應的故障之后可以更為迅速的被切除。

4.3 防孤島保護的基本原則

為了可以有效避免非同期的合閘，需要接入在35kV/10kV 系統(tǒng)的光伏電源之上增加一些防孤島的基本保護裝置，使得切除光伏電源的對應實踐以及線路的保護工作、備自投等一些動作做到基礎的配合。當逆變器檢測遇到孤島之后，一定要更為迅速的切斷和電網(wǎng)之間的連接。

4.4 同期裝置的基本保護原則

針對光伏電源接入之后展開科學的設計之時，需要使得自身的同期裝置的主要配置可以滿足分布式的電源之間的各項需求，還需要進一步明確是否可以配置一些同期的裝置。假如分布式電源經(jīng)過同步電動機直接接入配電網(wǎng)的時候，在相應的位置需要設置同期裝置，假如接入配電網(wǎng)的基本分布式電源是變流器的基本類型，那么則不需要進行同期裝置的設置工作。

4.5 安全自動裝置的基本保護原則

在35kV/10kV 電壓的等級系統(tǒng)接入到光伏電源的時候，被接入到配電網(wǎng)之后的光伏電源，自身的安全自動裝置需要做到在頻率以及電壓方面出現(xiàn)異常之后能夠?qū)崿F(xiàn)禁忌的控制，并且可以跳開并網(wǎng)點的斷路器。在380V/220V 電壓的基本等級之下的相應分布式電源，那么就不需要配置一些獨立的安全自動化裝置。

4.6 并網(wǎng)光伏電站繼電保護改善措施

科學完善并網(wǎng)光伏電站并網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)標準和相應規(guī)范，進而可以有效改進并網(wǎng)光伏電站的基礎調(diào)壓設備、無功補償?shù)难b置以及發(fā)生器等，使得繼電保護系統(tǒng)可以正常工作，而且使得系統(tǒng)進行規(guī)范化的運行，有效減少針對配電網(wǎng)基礎的運行狀態(tài)的主要影響。另外，電力企業(yè)需要更加積極的開展一些安全監(jiān)測的相應工作，針對光伏電站的相應驗電以及故障展開解除的工作。主要需要根據(jù)接入的配電網(wǎng)相應技術(shù)規(guī)定，進而光伏電站接入設備的驗收以及評估工作。光伏電站并網(wǎng)還需要進一步加強自身的補償性能的相關(guān)研究工作，如圖2 所示。

5 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展

根據(jù)日本的一些權(quán)威機構(gòu)的實驗數(shù)據(jù)表明，一小時的太陽光能假如能夠全部都轉(zhuǎn)化成可利用的能源，就可以直接的滿足全球一年的能源需求。我國十分豐富的太陽能資源可以使得我國擁有更大的太陽能光伏發(fā)電的潛力，根據(jù)相關(guān)的一些實驗數(shù)據(jù)所顯示，我國每一年的太陽能接收的能量可以媲美1.7×104億t 標準煤產(chǎn)生的一些能量的供應，這是太陽能光伏發(fā)電巨大發(fā)展?jié)摿Φ囊环N直接體現(xiàn)。所以，隨著一些不可再生資源的進一步減少，所以對于新能源的開發(fā)是一項非常重要的任務。

6 結(jié)束語

通過針對并網(wǎng)光伏發(fā)電對于繼電進行保護的主要影響、極端保護的科學改良措施和安全自動裝置配置的基本保護原則展開認真的分析以及總結(jié)，得出了結(jié)論：只有有效采取科學保證主電網(wǎng)的連續(xù)行、安全性以及穩(wěn)定性，使得電網(wǎng)可以穩(wěn)定運行，保證并網(wǎng)整體的質(zhì)量，進而可以有效推動電力行業(yè)進一步的發(fā)展。