并网光伏电站的继电保护和安全自动装置配置研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

并网光伏电站的继电保护和安全自动装置配置研究

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：高世强秦潇璘

[导读] 摘要：光伏电源并网发电在持久性、经济性和可靠性方面都具有一定优势，因此越来越受到重视，被大范围推广开来。

        （国网河北省电力有限公司邯郸供电分公司河北邯郸 056000）
        摘要：光伏电源并网发电在持久性、经济性和可靠性方面都具有一定优势，因此越来越受到重视，被大范围推广开来。但在接入光伏电源后，如果电网发生故障，故障点的电流会加大，并且相对应的节点短路水平会受到影响，从而使继电保护装置不能正常工作。对此，笔者在分析光伏电源并网对电网继电保护产生影响的基础之上，对继电保护的改造及并网光伏电源安全自动装置配置原则进行阐述。
        关键词：并网光伏电站；继电保护；安全自动装置
        引言
        光伏发电主要是利用光伏效应将太阳能直接转化成可再生且无污染的电能，然后通过供电网将产生的光伏电能输送给用户，这种由太阳能转化成电能的无污染生产的方式在全球能源生产的领域得到了迅速的发展与认可，尤其是并网光伏发电系统更是被全球能源领域认可，因为并网光伏发电系统在发电过程中省去了使用蓄电池储能的环节，降低了发电站蓄电池维护的成本。根据统计发现，全球并网光伏发电占光伏发电市场的80%以上的份额，很明显并网光伏发电已经占据了光伏发电的主导地位。在我国，并网光伏发电发展的也很快，现在已经有许多光伏电站投入到并网运行中，但是由于并网光伏发电的快速发展，越来越多的分布式电源安装在配电网中，这对于配电网中的节点电压、短路电流以及配电网供电的稳定性和安全性受到了很大的影响，尤其是给并网光伏电站的继电保护和安全自动装置的配置带来了巨大的挑战，因为继电保护和安全自动装置工作的稳定性关系到并网光伏电站运行的稳定性，在并网光伏发电快速发展的道路上，相应的保护技术也要跟随并网光伏发展的步伐。
        一、相关技术质量与特性
        （1）电能质量。光伏发电机制与传统的发电系统有所差异，其具有波动性与间歇性等特征，加之光伏发电以太阳能作为主要来源，在实际操作的过程中，需要进行转换器的设置，将太阳能产生的电流由直流转化为交流，保证大功率用电器的电力消耗需求。同时在这一过程中，光伏发电机会对原有的电力网络带来一定的影响，因此需要技术人员从谐波、偏差电压、电压分量等几个层面入手，不断进行负荷调整，使得电力资源得到稳定使用。（2）频率异常时的响应特性。光伏发电项目在进行设计与规划的过程中，要努力提升系统耐受异常频率的能力。
        二、光伏并网对电网侧继电保护和安全自动装置的技术要求
        一是电能质量。光伏发电机制与传统的发电系统有所差异，其具有波动性与间歇性等特征，加之光伏发电以太阳能作为主要来源，在实际操作的过程中，需要进行转换器的设置，将太阳能产生的电流由直流转化为交流，保证大功率用电器的电力消耗需求。同时在这一过程中，光伏发电机会对原有的电力网络带来一定的影响，因此需要技术人员从谐波、偏差电压、电压分量等几个层面入手，不断进行负荷调整，使得电力资源得到稳定使用。二是频率异常时的响应特性。光伏发电项目在进行设计与规划的过程中，要努力提升系统耐受异常频率的能力。根据国家《光伏电站接入电网技术规定》“对于大中型光伏电站，公用电网继电保护装置必须保障公用电网故障时切除光伏电站”；因此一般要求系统侧配置安全自动装置，在与光伏电站送出相关的电源线等发生故障时，跳开光伏电站送出线路，防止光伏电站孤岛运行。系统侧配置的常用的安全自动装置包括：低周低压解列装置、稳控装置等。在实际工程中，由于光伏电站多建在较偏远的河湖滩涂、荒山等地，接入点变电站或公用线路负荷较轻，造成光伏负荷不能在接入变电站就地消纳，倒送到上一级变电站的现象，对接入站及上一级电网的继电保护均带来影响。主要表现为：公网故障联切光伏电站的范围扩大、配置复杂化。
        三、继电保护和安全自动装置的设计
        （一）数字式保护装置设计
        数字式保护装置共用直流电源输入回路及交流电压互感器和电流互感器的二次回路。对适用于220kVH及以上电压线路的保护装置应至少具有三段式相间、接地距离保护。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

在系统正常情况下或出现异常情况时，能实现二次回路异常运行状态的自动检测，自动检测给出有关信息指明损坏元件的所在部位，在最不利的情况下应能将故障定位至模块。
        （二）合理运用保护装置的定值
        保护装置的定值应尽可能做到简单、易整定。用于旁路保护需要改变时宜设置多套保护装置，同时还要记录保护的动作全过程，记录内容包括动作元件、返回时间、相别。记录应保证充足的容量。保护装置应配置与外部授时源的对时借口，具有独立的DC/DC变换器供内部回路使用的电源，能满足有关电磁兼容标准的要求。
        （三）纵差保护设计
        对变压器内部、套管、引出线的短路故障，按其容量及重要性装设下列保护，电压在10kV以下的变压器要采用电流速断保护。电压在10kV以上的变压器采用纵差保护。电压为220kV及以上的变压器时采用双重化保护配置。一是纵联差动保护，在变压器过励磁时不误动，且在电流回路断线时允许差动保护动作跳闸。在正常情况下，纵联差动保护的保护在不能包括引出线时，应采取快速切除故障利用变压器套管电流互感器保护动作切除;如电网安全稳定运行有要求时应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器。
        四、系统保护及安全自动装置
        （一）母线保护原则
        向母线系统接入光伏电源时，可根据光伏电源本身是否自带母线决定有没有必要设专用的母线保护。校验系统侧变电站和开关站侧的母线保护之后，如果二者不符合要求，那么应配置保护装置，确保母线出现的故障能够迅速被切除。
        （二）防孤岛检测及安全自动装置
        在光伏电站一端进行自动装置的规划，对频率电压进行控制，对断路器以及滑差闭锁功能、判断短路功能和低频、低压解列功能以及高频率、高电压切机功能。光伏电站逆变器必须具备快速监测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力（监测及动作时间在0.2S以内），其防孤岛方案应与继电保护配置、安全自动装置配置和低电压穿越等相配合，时间上互相匹配。
        （三）新建用户配电柜10kV侧保护
        新建用户配电柜至变电站10kV线路架空线路发生短路故障时，线路保护应能快速动作，满足故障时快速可靠切除故障要求。故用户新建配电柜进线201开关配置过流速断（方向）保护且针对211开关加装闭锁功能，即任何情况下，用户新建配电柜10kV母线故障时，201开关断开联掉211开关。
        结束语
        通多对并网光伏发电系统、继电保护以及安全自动装置的配置分析知道，并网光伏发电系统发展的速度和适用范围的增大，使得并网光伏电站的运行的安全性和稳定性受到了一些因素的影响，所以在并网光伏发电系统的发展过程中加强对并网光伏电站的继电保护和安全自动装置的配置是非常有必要的，而且在电力企业发展的过程中继电保护和安全装置在供电系统稳定运行的过程中一直有着不可替代的保护作用，相信在并网光伏发电系统的发展过程中加强并网光伏电站的继电保护和安全装置的配置对于并网光伏电站的稳定运行会更有保障，也会促进并网光伏发电系统更安全的发展。
        参考文献
        [1]熊玉倩.并网光伏电站的继电保护和安全自动装置配置[J].电子技术与软件工程，2018，000(011):P.247-247.
        [2]李晓峰,白卫刚,李宪.并网光伏电站的继电保护和安全自动装置配置[J].建筑工程技术与设计，2016，000(019):2380.
        [3]席原.分布式电源并网的继电保护及安全自动装置配置探讨[J].中国设备工程，2017，000(011):148-149.