光伏发电并网对配电网保护的影响及对策

张乐坤 苏乃斌

摘 要：随着能源和环境问题越来越突出，光伏发电作为一种战略性新兴产业，得到了快速发展。为了保证电网安全稳定运行，本文分析了光伏电源并网对配电网原有的电流保护和自动重合闸装置所造成的影响。为了减少甚至消除这些不利影响，提出了以广域测量系统为基础的保护方案以及相关的改进措施。

关键词：光伏；保护；重合闸；配电网

0 引言

光伏发电具有无污染，可再生以及发电系统机动灵活等优势而被公认为技术含量高、最有发展前途的技术之一。它的工作形式大体可分为独立和并网两种。作为当今世界光伏发电的必然趋势，光伏发电并网可起到节约耗能、提高电网经济性等作用。但配电网引入大容量或大数量的光伏电源后，不仅改变了网络构成和潮流分布，还会引起故障电流水平发生变化，从而影响配电网安全自动装置和继电保护的正常运行。为了适应大规模、高容量的光伏发电系统接入电网运行，同时保证电网的安全稳定，研究光伏发电并网对配电网保护装置产生的影响就非常重要。

1 配电网的保护配置

目前我国的中低压配电网的电流、功率的方向是恒定的，因此其保护配置也是基于其电源系统设计的。为了简化保护配置，对于不用于其他线路连接，直接向终端用户供电的线路，一般采用瞬时电流速断保护加定时限过电流保护，对于不用直接向终端用户供电的线路，采用三段式电流保护与其它保护相配合。瞬时电流速断保护按线路是否足够灵敏度的原则，整定以保护全线。对于非全电缆线路，配置三相一次重合闸，以保证在其发生瞬时故障时，快速恢复供电。

2 光伏发电并网对配电网保护的影响

根据典型配电网的保护配置，当馈线上发生故障时，靠近系统电源侧的电流速断保护先无选择性地瞬时动作跳闸，然后启动重合闸装置进行重合，若重合到永久故障时则由线路保护有选择地切除故障。这样可避免瞬时性故障发展为永久性故障，从而能够提高重合的成功率。

3 针对光伏并网对配电网产生的影响而采用的保护方案

因广域测量系统是以同步相量测量技术为基础，以电力系统运行过程中监测、分析和控制为目标的实时监控系统，具有异地高精度同步相量测量，高速通信和快速反应等技术特点，所以基于此形成的方案可获取全网同步动态信息，其高速数据传输使得配电网中的多点信息被充分利用，从而让故障定位做到更精确，将电网整体最优保护设计变成可能。其余上游馈线只安装方向定时限过流保护，保护的动作时限按照选择时限的阶梯原则。在PV上游所有馈线两端都安装断路器，并在上游最后一条馈线的末端加装功率方向继电器。相邻馈线除了首条线路靠系统侧装设两段式电流保护和重合闸前加速，其余馈线以及PV下游馈线都只安装定时限过电流保护，动作电流按照考虑PV的助增作用来整定，也可以直接装设自适应过电流保护。另外，光伏系统侧要装设低周、低压解列装置和检同期设备，系统侧需装设检无压设备。

4 相关的改进措施

4.1 将故障限流器接入PV系统中，并依据系统具体情况来设置阻抗值。当正常负荷条件下，FCL的阻抗为零；当检测到短路故障后，故障限流器快速改变阻抗值以有效限制PV提供的故障电流，保证电网保护的灵敏性和选择性。也可选用超导故障限流器。它集检测、触发、限流于一体，能在高压下运行，响应时间快，可自动恢复，具备其它限流装置无可比拟的优越性。

4.2 采用光纤电流纵差保护作为短线路保护。电流纵差保护具有灵敏度高、动作可靠快速，不需与相邻线路保护配合，能适应系统震荡、非全相运行等优点，而光纤通道不受线路故障类型影响，抗电磁干扰能力强。所以光纤电流纵差保护能理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行可靠性。

5 光伏发电并网对配电网保护的影响及对策

利用多Agent技术来实现保护方案，可实现较复杂的保护算法，使保护在配合和整体上具有更好的自适应性和灵活性，对信息的容错能力也更强。

6 结束语

由于当今能源匮乏，光伏发电作为新兴的发电形式，得到了快速的发展。而含有光伏电源配電网的保护方案也越来越被重视。本文就光伏电源并网对配电网保护产生的影响进行了理论分析和仿真验证，提出了相应方案和改进措施，有助于光伏发电并网的普及和配电系统的安全可靠运行。虽然目前相关的保护方案还处于探索阶段，但相信随着对此问题的继续深入以及保护技术的发展，有关光伏发电并网的保护将更合理、更完善。

参考文献：

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