分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置研究

胡智穎

身份證號(hào)碼：320282198909180223 江蘇南京 210000

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對(duì)輸電系統(tǒng)質(zhì)量要求越來(lái)越高，而過(guò)去單一結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)無(wú)法滿足人們的需求，將分布式光伏電站接入配電網(wǎng)系統(tǒng)中，能夠轉(zhuǎn)變過(guò)去放射式配電網(wǎng)單一的形式，促進(jìn)配電網(wǎng)流向朝著多樣化的方向發(fā)展。當(dāng)分布式光伏發(fā)電站接入配電網(wǎng)時(shí)，極易導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)的情況，不利于配電網(wǎng)正常運(yùn)行。本文根據(jù)分布式光伏電站并入10kV等級(jí)配電系統(tǒng)時(shí)的情況，提出兩種繼電保護(hù)配置方案，以保證分布式光伏電站并網(wǎng)接入配電網(wǎng)時(shí)，繼電保護(hù)配置能維持正常運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：分布式光伏電站；配電網(wǎng)；繼電保護(hù)配置

分布式光伏電站的工作方式為，將分散式發(fā)電設(shè)備與10kV電壓等級(jí)配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)進(jìn)行連接。隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，分布式光伏發(fā)電站被廣泛應(yīng)用于公共配電網(wǎng)系統(tǒng)中。將分布式光伏發(fā)電站接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)中，變過(guò)去放射式結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)為多電源式結(jié)構(gòu)形式，改變電流的大小、流向及特性，對(duì)原有繼電保護(hù)具有一定影響，因此我們需要重視對(duì)分布式繼電保護(hù)配置的研究。

一、分布式光伏電站接入配電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生的影響

傳統(tǒng)放射式配電網(wǎng)電流為單一流向，10kV電壓等級(jí)配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)大多采用階段式繼電保護(hù)配置，缺少方向元件。將分布式光伏電網(wǎng)接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)后，會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)的電流流向出現(xiàn)多樣化的變化，致使原有配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的保護(hù)作用失效。分布式光伏電站接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)后，繼電保護(hù)裝置產(chǎn)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(wǎng)輸電系統(tǒng)后，若光伏電站與配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)連接的線路發(fā)生故障，且分布式光伏電站切除時(shí)間晚于重合閘發(fā)生作用的時(shí)間，可能產(chǎn)生電弧重燃的現(xiàn)象，從而致使重合閘失去作用。

（二）繼電保護(hù)范圍變小

分布式光伏電站在接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)后，向配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)輸送功率，原有繼電保護(hù)的保護(hù)范圍將變小。

（三）降低繼電保護(hù)靈敏度

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)后（如圖1），若相連接的線路產(chǎn)生故障，故障點(diǎn)處于分布式光伏電站的下游部分（第“k1”處），會(huì)增加流經(jīng)此線路的電流值，降低流經(jīng)上游保護(hù)（第“1”處）的電流值，從而導(dǎo)致線路上游保護(hù)的敏銳性降低，會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)的情況。

圖1 分布式光伏電站接入配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

二、分布式光伏電站接入10kV電壓等級(jí)配電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)配置研究

（一）分布式光伏電站接入10kV電壓配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的方式

分布式光伏電站接入10kV配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的方式包括統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷及自發(fā)自用-余量上網(wǎng)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(kāi)關(guān)站或配電室等方式。本文主要分析兩種接入模式。

1.統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷T接公用線接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的模式

統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷中T接公用線接入配電網(wǎng)模式的工作原理為：在10kV配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的主干線路上安置階段式開(kāi)關(guān)，將光伏發(fā)電電線與開(kāi)關(guān)連接，并保證每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)裝機(jī)容量為500kW-6MW之間（見(jiàn)圖2）。

圖2 統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷模式中T接公用線接入配電網(wǎng)模式示意圖

2.自發(fā)自用-余量上網(wǎng)模式T接公用線接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的模式

自發(fā)自用-余量上網(wǎng)模式中T接公用線接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)模式的工作原理為：在10kV配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)用戶一端主干線路上安置光伏接入柜，把光伏發(fā)電電纜與光伏接入柜連接，其中每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的裝機(jī)容量與統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷模式中T接公共線接入模式中網(wǎng)點(diǎn)的裝機(jī)容量相同（見(jiàn)圖3）。

圖2 自發(fā)自用-余量上網(wǎng)模式中T接公共線接入配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

（二）分布式光伏電站接入10kV配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的繼電保護(hù)

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)時(shí)，需要及時(shí)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置實(shí)施更新處理，以滿足分布式光伏電站對(duì)繼電保護(hù)提出的新要求，并注意繼電保護(hù)配置的經(jīng)濟(jì)效益。

1.統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷模式T接公共線接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)模式的繼電保護(hù)

統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷模式中T接公共線接入模式的繼電保護(hù)配置主要包括系統(tǒng)側(cè)保護(hù)配置及光伏電站側(cè)保護(hù)配置。針對(duì)系統(tǒng)側(cè)的繼電保護(hù)，首先在配電網(wǎng)110kV母線段安置保護(hù)配置，主要包括低頻、低壓、高頻及高壓保護(hù)配置，聯(lián)跳光伏電站聯(lián)絡(luò)線斷路器，變電站10kV光伏電站聯(lián)絡(luò)線。保護(hù)配置需要設(shè)置過(guò)電流保護(hù)，安置雙向方向元件，若系統(tǒng)產(chǎn)生反方向的故障時(shí)，需要利用方向元件進(jìn)行封鎖。對(duì)電網(wǎng)側(cè)線路保護(hù)需要具有三相一次重合閘的功能，重合閘發(fā)揮作用的時(shí)間要與光伏電站最高解裂程度的時(shí)間錯(cuò)開(kāi)；T接公共線中的網(wǎng)點(diǎn)斷路器需要結(jié)合當(dāng)?shù)毓夥娬镜娜萘窟M(jìn)行合理設(shè)置，并安裝相應(yīng)的線路保護(hù)裝置，使其具有重合閘的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的無(wú)壓檢測(cè)。

光伏電站側(cè)保護(hù)配置主要包括階段式方向過(guò)電流保護(hù)裝置以及方向指向變壓器。在繼電保護(hù)裝置運(yùn)行時(shí)，要對(duì)過(guò)電流保護(hù)實(shí)施限時(shí)速斷電流措施，并將其與QF1（圖2）相連接。在產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)安置三相線路壓變及故障解列配置中，動(dòng)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(shí)安置方向速斷過(guò)電流保護(hù)配置，若突發(fā)孤島現(xiàn)象，則需要保證孤島產(chǎn)生至斷路器跳開(kāi)的時(shí)間段低于2s。

2.自發(fā)自用-余量上網(wǎng)模式T接公用線接入配電網(wǎng)模式的繼電保護(hù)

自發(fā)自用-余量上網(wǎng)模式中T接公用線接入模式的繼電保護(hù)配置與統(tǒng)購(gòu)統(tǒng)銷模式下T接公共線接入模式的繼電保護(hù)配置中的系統(tǒng)側(cè)保護(hù)配置相同。

光伏電站側(cè)保護(hù)配置中，產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)處的階段式方向過(guò)電流配置，動(dòng)作跳QF2（見(jiàn)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(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)安置三相線路壓變及故障解列配置中，動(dòng)作跳QF3（圖3），且實(shí)施方向過(guò)電流保護(hù)，其方向朝向用戶一方。在此繼電保護(hù)裝置中的開(kāi)關(guān)閘需要通過(guò)產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)安全裝置進(jìn)行自動(dòng)化連接及切除，并根據(jù)光伏電站的實(shí)際情況決定重合閘的使用，使重合閘具備有延時(shí)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(shí)安置方向速斷過(guò)電流保護(hù)配置，若出現(xiàn)計(jì)劃之外的孤島，需要保證孤島發(fā)生時(shí)到斷路器跳開(kāi)的時(shí)間差距低于2s。

結(jié)束語(yǔ)

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)中，會(huì)導(dǎo)致原有繼電保護(hù)裝置無(wú)法正常發(fā)揮保護(hù)作用，因此我們需要對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行更新處理，優(yōu)化光伏電站側(cè)的繼電保護(hù)配置，保證配電網(wǎng)的正常運(yùn)行狀態(tài)。本文分析分布式光伏電站接入配電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的接入方式，提出改善繼電保護(hù)裝置的方法，以解決原有繼電保護(hù)配置的缺陷，保證電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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