分布式光伏发电的继电保护策略

孙婧雨

摘要：分布式发电属于一种全新的发电技术，具有效率高、环保作用强的优势和特点，当前在不同国家均已投入使用，并且发展速度极快，得到了相关领域专家的重点关注。分布式发电是属于独立存在的，用户能够对其实施单独操作，并且不会给其他发电站造成影响，具有较好的稳定性能。一旦出现意外情况，能够在短时间内做出调整，继续保持供电，可以满足用户的供电需求。光伏发电电站与地区配电网进行并网运行时，会改变原有配电网的运行结构，使得地区原有线路会产生过量电压、自动合闸和熔断等问题。为此，结合半导体材料应用、电压等级控制、电网接入方式优化等技术手段，探索各地电力企业应当光伏并网电网继电保护的解决方法。

关键词：分布式;光伏发电;继电保护;策略

引言

发电厂生产工作中，继电保护装置能及时隔离故障元件，避免故障影响范围扩大，从而确保发电工作的稳定性。但是继电保护装置在实际运行中，会受到各种干扰因素影响，导致装置出现误动、损坏等问题。所以，发电厂应该针对干扰因素做好防范工作，保证发电的安全。

1布式发电原理和发电技术

分布式发电技术主要包括三种技术：第1種技术是利用太阳光伏电池进行发电的技术，该类技术本质上是将半导体材料作为发电基础，利用材料的特点制造光电效应，之后利用光伏效应对太阳能进行转化，使其能够作为电能进行使用。该类技术所使用的材料量较少，不会给周围环境带来污染，并且使用灵活性水平较高，后期维护相对方便，但是转化的效率较低，一般情况下发电效率大约在7%～15%之间。第2种利用风力进行发电，风力发电是指利用风能完成发电，和上一类技术相同，也属于清洁能源技术。风力大小和发电效率之间有着紧密的联系，风力越大，则发电效率越高。当前我国风力发电已经被应用到实际工作中，并且也成为了使用最为广泛的清洁发电方式，发电效率较高，大约为26%。第3种利用燃料电池进行发电技术，该技术和以往的火力发电相比，发电燃料不需要进行燃烧，而是利用催化剂的作用使其能够和氧化剂产生化学反应，利用化学反应完成发电，当前可以利用的燃料种类较为丰富，取材也更为便捷。虽然在发电时会出现热能损失的现象，但是发电效率可以超过40%。

2分布式光伏发电的继电保护策略

2.1基于通信原理的电流保护改进方案

相对于自适应保护，从经济性角度考虑，对配电网保护进行升级改造更能适应凉山州当前配电网发展现状。基于通信原理的电流保护改进方案，该方案依据纵联保护的思想，引入对端互发信号在纵联保护中的作用，通过电气量的方向性来断是否区内外故障，通过助单侧通信设备的传输准确排除故障线路。该方法需要为线路两端装设通信设备，但避免了线路两端都需要安装互感器导致的成本增加。

2.2自适应电流保护改进方案

该方案通过功率方向元件首先判别故障方向，再根据短路电流零序、负序分量确定故障类别从而选择相应整定值，最后根据保护的电流和电压信息与相应的整定值比较来决定是否动作。该方案的整定值可根据光伏电源的不同接入容量和位置进行实时改变，避免了因光伏电源接入导致的继电保护误动与拒动，但此方案需对系统实时数据同步采样，信息量大，对于配网自动化程度要求高，经济性较低。

2.3分布式发电自身的保护配置

从配电网的角度出发分析分布式发电对配电网继电保护带来的影响，能够为配电网继电保护工作的开展提供重要数据参考。出现这一现象的主要原因是，分布式发电都是属于私有的状态，电网难以对分布式发电进行有效控制，极难控制分布式发电的投入，也无法对分布式发电进行切除，因此无法有效控制分布式发电保护和电网保护之间的联系。为了可以确定保护继电保护动作的正确性，提升电网运行的安全性水平，从国家都开始对分布式发电并网实施了有效的入网审核，并制定了相应的标准。但是无论是国内还是国外，在制定并网运行制度时，仅仅是考虑分布式发电并网不会给原有的配电网继电保护系统造成影响，当分布式发电出现故障问题时，需要立即退出配电网系统，以此来确保继电保护的正确性。虽然这种形式的运行模式能够保证电力系统运行安全，但是在一定程度上也会对发电商的利益造成威胁和损害，难以促进分布式发电技术的快速发展，不利于国家电网分布式发电技术的进步。在这种情况下开始针对分布式发电设置了相应的保护装置，分布式发电专用保护能够提高配电网络运行的稳定性，能够配合分布式分列以及相关系统完成互联保护。互联保护的功能主要包括以下三点：（1）当检测配电网出现故障问题时，将微网以及断网之间的连接立即断开，保证分布式发电周围的负荷供电，同时利用电压继电器以及频率继电器来作出发电器或者负荷的投切决定。（2）当电网的故障被解除之后，对继电器进行检查，记录微网以及电网的电压参数，频率参数以及下角参数，要求之后恢复微网和电网之间的连接。（3）按照功率方向对继电器进行检测，当观察到微网开始向电网系统送电时可以将其进行断开。其中最为关键的一点在于孤岛检测，是如何在短时间内判断系统内以及系统和微网连接的故障原因，从而更加迅速的断开两者连接，能够确保配电网的电压参数和频率参数处于稳定状态，让重合闸可以做出正确动作，从而确保供电。在孤岛状态下，分布式发电难以确保微网电压参数和频率参数维持在和电网系统进行连接时的水平，从而会使其出现一定变化，因此在进行孤岛检测时会使用频率变化率原理来判断是否出现了孤岛问题。

2.4完善继电保护制度

建立更加科学的继电保护制度能提升各项工作的协调性，提升管理工作效率，进而保证装置运行的可靠性。对此发电厂应该针对不同的岗位建立明确的职责，保证职责的覆盖性，防止职责出现重叠问题，确保日常管理工作的落实效果。在管理制度中，应该对电力设备、元件提出明确的质量要求和标准要求，尤其必须严格控制元件的质量，保证继电系统能发挥出足够的保护效能。

2.5防孤岛保护措施

随着光伏发电技术的成熟，越来越多的光伏发电接入电网，大规模分布式发电造成的孤岛问题日益突出。为此，许多学者提出了基于孤岛运行方案的微电网概念，微电网是指由分布式电源、负荷、储能、控制装置、保护装置等组成的电力系统。微电网可根据光伏并网的容量及当地负荷来确定计划性孤岛区域，在电网停电的情况下根据预定的控制策略形成有计划的孤岛运行，并通过相应的技术手段维持微电网电能质量的稳定，向周围负荷可靠供电。

2.6间歇性切断方式

在光伏并网时可以选择面向大电流或者综合型电流的变压器，但是在进行光伏并网的过程中，应注意并网方面存在的差异，技术人员应通过在中间点配置必要的接地控制，使中间点可以不受间隙的影响而正常工作，进而实现提高整个配电网系统的安全价值与稳定性。同时，在对光伏并网进行保护的过程中，应考虑到光电线路对变压器中性点间隙的影响，特别是在配电网电压持续升高的情况下，变压器的部分绝缘体可能会受到伤害，因此技术人员应设置一个警戒值，当配电网的电压增大到警戒值时就会自主切断电源的供电，实现对整个光伏并网装置的保护。

结束语

目前，微电网的应用还有许多问题需要解决，其中计划性孤岛需要先选择好与电力系统的解列点，当发生故障时能使微电网内部基本功率平衡，而电力系统的实际运行情况有较多的不确定性，给微电网的规划带来较大难度。相关的技术人员应当重视分布式发电以及配电网继电保护之间的联系，重点分析分布式发电会带来的影响，进而针对影响的特点采取有效的干预措施，以此来保证分布式发电以及配电网继电保护之间处于协调的状态。分布式发电会对三段式电流、并网联络线、自动重合闸、熔断器以及配电网電压造成影响，不同影响出现的原因以及特点都有所差异，需要技术人员不断对其进行改进，才能够避免分布式发电给配电网继电保护造成损伤，充分发挥分布式发电在电网系统中的优势和作用，以此来提高供电网络的可靠性。

参考文献

[1]赵航.分布式光伏电站并网对配电网继电保护的影响[J].数码世界，2019（12）：291.

[2]常旭东.含分布式光伏发电的农网继电保护方法研究[D].大连理工大学，2019.DOI：10.26991/d.cnki.gdllu.2019.003656.

[3]丁烨楠，孙育哲.保护与励磁对发电电动机运行的限制[J].水电站机电技术，2019，42（11）：10-11+24+88.DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2019.11.004.

[4]吴义纯，李铁柱，徐结红，房雪雷，秦晓佳，田彦.浅析分布式电源对配网继电保护影响[J].中国设备工程，2019（19）：185-186.

[5]胡桂军，王东利，李飞，刘宁.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].通信电源技术，2019，36（09）：229+231.DOI：10.19399/j.cnki.tpt.2019.09.095.