王 驍

（國網(wǎng)浙江安吉縣供電有限公司）

1 分布式光伏發(fā)電概述

1.1 分布式光伏發(fā)電的定義

分布式光伏發(fā)電是采用光伏組件將太陽能直接轉換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。在用戶場地附近建設，運行方式以用戶側自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng)，在配電系統(tǒng)平衡調節(jié)為特征的光伏發(fā)電設施。分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利用的原則，充分利用當?shù)靥柲苜Y源，替代和減少能源消費。

1.2 分布式光伏發(fā)電特征

分布式光伏發(fā)電可以抗污染，能夠在一定程度上緩解用電緊張的狀況［1］。但由于其能量密度相對較低，每平方米分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率僅為100瓦，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積有限，不能從根本上解決用電緊張的問題；另外，分布式光伏發(fā)電可以發(fā)電用電并存。大型地面電站發(fā)電是升壓接入輸電網(wǎng)，僅作為發(fā)電電站而運行；而分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，發(fā)電用電并存，且要求能夠就地消能。

2 分布式光伏接入對配電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護的影響

通常傳統(tǒng)配電網(wǎng)都以單電源輻射狀結構為主，與目前保護裝置相比結構較為簡單。在科學技術逐漸進步和發(fā)展的今天，配電網(wǎng)結構也愈發(fā)趨向復雜化，所以保護裝置的組成結構變得復雜多樣。就當前來看，傳統(tǒng)型的三段式電流配置和反時限過電流配置是我國配電網(wǎng)繼電保護的主要配置方案。

當出現(xiàn)故障時，向故障點傳送的故障電流是配電網(wǎng)電流保護受到分布式光伏電源 （以下用PV簡稱）接入的主要影響，如果PV系統(tǒng)所接入的容量和位置沒有發(fā)生變化，但短路點的位置有差別，那么所提供的短路電流也會存在差異，所以不同路線位置出現(xiàn)短路故障時，PV所提供故障電流的大小是需要考慮的主要問題。與此同時，即使線路出現(xiàn)短路故障的位置相同，但PV接入的容量與位置也有區(qū)別，會改變配電網(wǎng)中PV所傳送的短路電流大小。

2.1 PV1下游發(fā)生故障

從圖1可知，如果PV1接入母線B位置，當PV1下游K2點出現(xiàn)故障時，從繼電保護的選擇性分析，采取故障切除動作的是R2。可是R2所接收的故障電流來源于PV1和系統(tǒng)測電源，所以可知比接入PV1前電流要大，因此R2保護的靈敏性得以提升。如果K3發(fā)生故障，處于保護選擇性考慮，切除故障的是R3，如果PV1容量處于某一零界點，會延伸R2的Ⅰ段保護范圍，使其斷開。與PV1距離最近的CD段母線C上，出現(xiàn)三相短路期間會流過較大的電流，為避免PV1造成R2誤動作，必須保證CD段最大短路電流比R2Ⅰ段整定值要小。

圖1 配電網(wǎng)結構圖

根據(jù)整定原則來看，如圖2，R3Ⅰ段動作值大于R2Ⅱ段動作值，即使在PV1接入后R2Ⅱ段保護范圍擴大，但不能保證只觸發(fā)R2Ⅱ段的情況。

圖2 保護范圍圖

如果在配電網(wǎng)中接入同一范圍，區(qū)域不同、容量不同的多個PV，會出現(xiàn)PV混合密度接入的情況，從PV3的角度來看，必須確保PV3下游的保護R3上Ⅰ段的保護范圍，使其保護范圍控制在所在線路DE內，這樣PV3下游的全部保護都能夠進行正常工作，做出正確動作；同理，在PV2下游出現(xiàn)短路故障期間，要使PV2與故障點間的全部保護處于正常工作狀態(tài)，做出正確動作，就應該控制PV2下游R3上的Ⅰ段保護范圍，從而使其保護范圍在所在線路CD內。

2.2 PV2上游出現(xiàn)故障

如果圖1中母線A上PV2位置接入PV，在K1出現(xiàn)故障時，根據(jù)繼電保護的選擇性，需結合R1動作才能切除故障，但其他保護容易出現(xiàn)誤動作。當PV2上游的母線B出現(xiàn)短路，且PV2上游全部保護的定值最小，最大短路電流會流經R2。如果在配電網(wǎng)中接入同一范圍內，區(qū)域不同、容量不同的多個PV，會出現(xiàn)PV混合密度接入的情況。

2.3 PV相鄰饋線出現(xiàn)故障

如果將PV1接入圖1中配電網(wǎng)，PV相鄰饋線AE上K4發(fā)生故障，保護R4會接收到PV1與系統(tǒng)側電源同時提供的故障電流，R4靈敏度得以提高。通過PV1將反向故障電流傳送至R1，PV1此時容量較大，且R1不具備方向性，則R1在故障電流值處于整定值后出現(xiàn)誤動作。

2.4 系統(tǒng)電源側發(fā)生故障

在圖1中K6位置出現(xiàn)故障，保護R1在PV1接入前無法感受故障電流，只有在PV1接入后，才能接收PV1的反響故障電流；如果PV1的容量較大，同時R1不具備方向性，R1會在故障電流達到整定值時出現(xiàn)誤動作。

3 基于分布式光伏電源接入配電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護的改進方法

在分析配電網(wǎng)保護及傳統(tǒng)三段式保護受到的分布式光伏電源接入影響特點后，通?？梢圆扇∫韵聝?yōu)化方法：由于PV接入導致系統(tǒng)電源線路是雙側電源系統(tǒng)，所以針對PV接入上游線路來說，必須把具有方向性的三段式電流保護裝置安置在線路量變，以此來確保保護能夠發(fā)出選擇性動作，同時要重新定義三段式電流保護。電流經保護的短路電流沒有接受PV做出的任何動作，則無需重新整定保護Ⅰ段；在PV接入的下游過流保護配置方面，要將接入PV下游距離最短的保護Ⅰ段保護范圍控制好，使其小于所在線路的整體長度。如果Ⅰ段整定值處于變化狀態(tài)，則Ⅱ段整定值也會隨之變化。假如PV接入不會改變配電網(wǎng)的原始電流，那么一旦分布式光伏的容量不斷增加，Ⅲ段整定值會逐漸降低，對Ⅲ段整定值降低幅度的保護在PV接入點之前比較大，在接入后降低幅度則會減小。如果這時PV的接入容量已經準備重則，就能夠將部分線路潮流的方向改變。當光伏容量提升時，先減小PV接入點上游保護Ⅲ段的整定值，在實施其他操作，也就是說依據(jù)保護上游PV容量實際密度來調整過流Ⅱ、Ⅲ的實際定值。

如果原本的配置保護無法符合目前在靈敏性和選擇性方面的實際需求，或者由于PV不斷進行并網(wǎng)造成保護整定值改動頻繁，也可以通過在PV接入饋線上應用光纖縱差保護，將兩端電氣量變化情況反映出來的方法。而PV上游過流保護裝置，可以將方向性元件加入其中，同時將斷路器加裝設備，實施縱聯(lián)差動保護配置。

一般來說，相鄰饋線所發(fā)生的故障不會受到PV接入的影響，幾乎沒有產生影響，由于已經將方向性元件安置于PV上游的保護中，所以PV上游保護也不會受到系統(tǒng)側發(fā)生故障的影響。

4 結束語

分布式發(fā)電的優(yōu)勢是效率高且具有清潔性，不僅在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，同時其應用前景也非?？捎^。雖然目前配電網(wǎng)中接入大量分布式電源會對配電網(wǎng)結構產生一定的影響，但是在未來科學技術不斷發(fā)展下，必將會出現(xiàn)有效的措施使這一影響降到最低，充分將其優(yōu)勢發(fā)揮出來，使配電網(wǎng)系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、持久、安全。