大规模光伏发电接入对继电保护的影响与对策

吕健

(兴化市供电公司,江苏兴化 225700)

大规模光伏发电接入对继电保护的影响与对策

吕健

(兴化市供电公司,江苏兴化 225700)

在工业科技水平不断提升的过程中让全球经济步入了高速发展态,但同时也使得全球性环境污染以及能源问题日趋严重,在这种背景下光伏发电也愈来愈受到重视并逐渐普及化。光伏发电让发电效率得到了极大的提升,但在电网中接入大规模的光伏发电必然会对继电保护产生一定程度的影响,会对电网的整体性产生干扰及阻碍。本文对大规模光伏发电接入对继电保护的影响进行分析,并提出了相关对策,供以参考。

光伏发电 继电保护 线路接入

光伏发电较传统的火力发电表现出了一定的优势,特别是在适应性上较为突出。在我国部分边远地区由于地理条件限制,无法采取大电网进行供电,但是太阳能并未受到限制,因此给予了光伏发电的应用空间。光伏发电仅需要太阳能作为资源,并不需要水资源,因此在部分极端条件下依然可建造出光伏发电站。从安全性角度来看光伏发电系统更为稳定,和配电网组合即便配电网产生故障时,它依然可保持稳定工作状态[1]。光伏发电的另一个特点即为它对环境具有良好的亲和性,发电过程中并不会产生污染物质,同时能源的广泛性也大大地增强了它的灵活性。总之光伏发电的诸多优势为其带来了极大的发展空间,未来它将得到广泛性的应用。

1 大规模光伏发电接入对继电保护影响分析

一般情况下继电保护主要靠以下方式实现:(1)瞬时电流速断保护。瞬时电流保护原理较为简单,易于实现,并且动作迅速,但是保护范围则会受到运行方式限制,带来了一定程度的局限性。系统若处于最小运行方式下运作时,保护范围将可达线路全长的15%以上,理想状态下保护范围可达线路范围的50%,此时整体保护效果较优。基于该方法的瞬时性特点,因此保护动作并不存在延时。(2)定时限时电流保护。定时限时电流保护主要是为本线路以及下级线路提供后备保护,其保护范围较大,可达下级电路。该保护动作时限主要是通过阶梯状整定,在时限确定后将不会再次产生变化,与故障点并不存在关联,同时与短路电路关联性较低[2]。(3)限时电流速断保护。该保护方式主要是给予剩余电路保障,由于保护动作具有选择性要求,因此保护动作需要躲开相邻元件电流速断保护的动作电流整定。

当配电系统处于最大运行状态时,配电系统当中的电流保护并不会因为光伏发电接入而对并网产生影响。但是在配电系统出现故障时,系统电源会给予短路点故障电流,此时光伏发电系统也会产生故障电流并导入短路点,当故障点短路电路超过未接入前的短路电流时将会导致电流保护出现误动,或者产生拒动情况[3]。当不同容量的光伏发电系统以不同方式并入电网后,会由于光伏发电系统失稳对短路电流增量造成影响并且影响短路电流持续时间。在光伏发电系统接入电网后,事实上它本身也具有一定程度的调节能力,若配电系统出现故障时,就会造成失稳时间存在一定的差异化。若以某一故障点来说,当光伏发电系统的容量越小时,失稳发生概率则相对较高,反之当光伏发电系统容量变大时,其出现失稳概率则会降低。对于电压母线而言,若相同规格的光伏系统接入其中时,假设短路点与光伏电路接入点处在同一母线上时则易出现失稳情况;若短路点与光伏发电系统接入点处于不同母线时,此时失稳概率将大大降低。由此可以看出当短路点与光伏发电系统达到一定距离时,可让系统的稳定性得到有效提升。

2 降低光伏发电接入对继电保护影响的有效对策

通过上述分析可知,当光伏发电系统未出现失稳之前正向短路电流会注入短路点且当注入电流超过未并入前原速断保护整定值的0.1,此时光伏发电系统并入则会对原电流速断保护产生影响,基于上述情况若可采取正确的动作对光伏发电系统进行速断则可以让并入系统保持稳定运行状态。通过对系统原速断保护定值整定让保护动作的门槛值得到大幅度提升。在某些情况下会由于光伏发电系统存在检修等特殊情况,此时则会退出运行状态,在这种情况下沿用新设定值则会让电流速断保护的灵敏性降低,甚至可能会造成速断保护出现拒动,会给系统运行造成极大的影响。所以需要对光伏发电系统的投入进行全面性分析,若光伏发电系统出现解列,则可以使用电流速断保护原定值,然而当光伏发电系统并入电网时则采取新设定值。

光伏发电系统接入也会对距离保护产生一定程度的影响,当然这种影响也是在光伏发电系统未出现失稳之前正向短路电流会注入短路点且当注入电流超过未并入前原速断保护整定值的0.1的情况下才会出现,此时并网则会对远距离断保护灵敏性带来阻碍。若要使得光伏发电系统可执行正确动作依然需要对保护定值进行重新设定,让光伏发电系统可满足距离保护的灵敏度需求。

另外光伏发电系统对进线重合闸也会产生一定程度影响,为降低影响一般是将光伏发电系统先从电网中解列,此时它就无法供应短路电流给故障点。让配电网保持单个系统电源,那么在重合闸的过程中无论何种加速方式时就可有效避免非同期合闸问题。当然上述方法也存在着一定的缺陷性,假设设备出现永久性故障就会导致光伏发电系统无法对下游负荷进行正常供电,因此可对系统电源进线段的保护器添加功率方向继电器来完善上诉缺陷。

3 结语

由于光伏发电系统的优势使其受到了愈来愈普遍的应用,但在并入电网的过程中必然会对继电保护产生一定的影响,因此在实际应用过程中需要对光伏发电系统的投入进行综合性分析,对保护定值进行整合性设定,以此让系统可在稳定状态下工作。

[1] 马静,王希,米超.含分布式电源的配电网自适应保护新方法[J].电网技术,2011(10).

[2] 胡汉梅,郑红,赵军磊.基于配电网自动化的多Agent技术在含分布式电源的配电网继电保护中的研究[J].电力系统保护与控制,2011(11).

[3] 战杰,董存.MW级光伏电站建模及其并网对配电网的影响分析[J].山东电力高等专科学校学报,2011(01).