分布式光伏电站并网对配网继电保护的影响

摘要：布式光伏电站在配电网中的应用，使配电网的运行结构、控制方式和运行方式变得更加复杂，给配电网带来了深刻的变革。其中一个重要方面的就是布式光伏电站并网对配电网保护的影响。布式光伏电站接入后的配电网保护问题，将作为本文主要研究的内容。

关键字：配电网；分布式电源；继电保护 0引言

因为分布式光伏电站的接入使传统的单向潮流的辐射型配电网变成了双向潮流的有源配电网，配电网拓扑结构、运行和故障特征都发生了实质性的变化。基于单端电源配置原有的保护方案可能无法及时准确地隔离故障，配网保护的选择性、可靠性会受到严重影响，将造成对配电网及其设备安全稳定运行状态的破坏，分布式光伏电站接入位置、接入容量和故障位置的不同对配网保护的影响也不同，对传统电流保护的整定造成了困难。同时，因为受自然条件的影响（比如光照、风速、环境温度），分布式光伏电站的运行特性具有随机性和波动性，导致了配电网的故障电流难以预测，这些都对保护提出了新的要求，综上所述，为了保证分布式光伏电站接入下配电网的保护能够发挥作用，保障配电网以及设备的安全稳定运行，有必要开展适应分布式电源接入的配电网保护的研究。 1配电网现有保护配置的介绍

配电网和输电网相比除了电压的等级低，最主要的一点就是配电网是单一电源辐射状供电系统，一般是由上游的变电站供电。因此其保护配置也比较简单，包括电压保护和电流保护。电压保护包括过电压保护和低压保护，电流保护包括三段式电流保护和反时限过电流保护，配电网的故障基本上都伴随着电流的突增，因此配电网的主保护主要是电流保护。三段式电流保护分为：瞬时电流速断保护（电流I段）、限时电流速断保护（电流II段）和定时限过电流保护（电流III段）。相比之下，一般适用于输电网的距离保护或是差动保护，虽然具有不受运行方式变化影响的优点，但是保护成本较高，不适用在配电网中大规模使用。 同一线路不同地点短路时，由于短路电流不同，保护具有不同的动作时限，在线路靠近电源端短路电流较大，动作时间较短，远离电源端短路电流小，动作时间长，这种保护可以反映故障严重程度的保护称为反时限过流保护。

架空线路中80%～90%的故障是瞬时故障，为了在发生故障跳闸后能够尽快恢复供电，架空线路通常配置自动重合闸。电缆线路一般不配置自动重合闸，因为大多发生的是永久性故障。在辐射状配电网中，重合闸和保护的配合式一般选取重合闸前加速保护。

2分布式电源对配网继电保护影响分析

配电网大多数采用三段式电流保护，因此针对三段式电流保护，在分布式光伏电站并网位置和故障位置不同的情况下，对分布式光伏电站并网造成的影响进行理论分析。

2.1分布式电源接在配电网线路始端

如图所示，分布式光伏电站接在线路始端母线上时，当E1或E3点发生短路故障时系统电源和分布式光伏电站共同向短路点提供短路电流，此时流过R2或R4的短路电流较分布式光伏电站接入前有所增加，提高了R2或R4保护的灵敏度，R2或R4能够可靠动作并切除故障线路。当E2点发生短路故障时，分布式光伏电

站提供助增短路电流，使R3检测到的短路电流增加，提高了R3保护的灵敏度，R3能够可靠动作并切除故障线路。但流过E2的短路电流也有所增加，如果分布式光伏电站容量相对较大，过度增大的短路电流可能会导致E2的瞬时速断保护躲不开而误动作，从而使保护失去选择性。 2.2分布式电源接在配电网线路中部

（1）如图所示，当系统中没有分布式光伏电站时，E1点发生故障，保护R2可以正常动作切除故障；但当分布式光伏电站接到母线C上后，E1点发生故障，若只有保护R2动作，由于分布式光伏电站的存在使得线路CD变成孤岛运行，因为BC段远离系统电源侧没有保护装置，因此分布式光伏电站会一直给故障点提供短路电流，最后的结果是分布式光伏电站侧的保护动作，退出电网。所以应该在线路BC靠分布式光伏电站侧加装方向保护装置。

（2）当E2点发生故障时，分布式光伏电站的存在会使流过R3的故障电流变大，提高了保护R3的灵敏性，延长了保护R3电流速断保护的保护范围，而当分布式光伏电站容量很大时，会扩大R3的保护范围，与下级线路保护失去配合，保护失去选择性。

（3）当在E3点发生故障时，由于分布式光伏电站的接入，故障电流的增大有可能造成保护R4、R5的配合问题，同时，由于分布式光伏电站提供反方向的故障电流，而保护R2没有装方向元件的话，如果电流足够大，有可能造成保护R2的误动作切除本条线路，造成后面线路形成电力孤岛，最终分布式光伏电站将自行解列。

2.3分布式电源接在配电网线路末端

（1）如图所示，当E2点发生故障时，保护R2，R3都流过系统提供的相同的故障电流，根据选择性，保护R3先于R2动作切除故障线路。当E1点发生故障时，保护R2，R3都流过分布式光伏电站提供的相同的故障电流。因为AB段远离系统电源侧没有保护装置，所以只能依靠下游保护动作来切除故障，按照选择性的要求，希望保护R2先于R3动作，但是由三段式保护的特性可以得知保护E3的起动电流最小，随着分布式光伏电站容量的增加，故障电流会最先达到保护E3的整定值，保护R3会先于R2动作。因此现有的保护方案不适用于源配电网。 （2）当在E3点发生故障时，由于分布式光伏电站的接入，保护R2，R3将会流过其提供的反向故障电流，由于保护R2，R3都没有装设方向元件，当分布式光伏电站容量较大时，短路电流超过其整定值后就有可能造成保护的误动作，失去选择性。由三段式电流保护得知保护R3的起动电流最小，因此最有可能误动作。同时由于分布式光伏电站的存在，流过保护R4的故障电流为分布式光伏电站供出的故障电流和系统电源供出的故障电流的叠加，流过保护R4的故障电流增大，扩大了保护R4的保护范围，容易与下游保护出现配合的问题。 3结束语

分布式光伏电站的接入使得配电网由单一系统供电变成多电源供电，配电网的故障电流的方向和大小因此受到很大影响，原来的保护方案可能不再适应。因此本文从理论上定性的分析了在分布式光伏电站接入位置不同的情况下，线路上不同区域发生故障时，不同容量的分布式光伏电对各处保护选择性、可靠性等方面的影响。 参考文献：

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