光伏继电保护方式精选(九篇)

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第1篇：光伏继电保护方式范文

关键词：光伏发电;线路保护;短路电流;电网系统;重合闸;

中图分类号：TV212文献标识码： A

引言：

地球上太阳能资源丰富、分布广泛，是21世纪最具发展潜力的可再生能源。在此背景下，全球光伏发电产业增长迅猛，产业规模不断扩大，质量提出了更高的要求。

光伏发电系统的并网,使海南电网从单系统放射状网络变为分布有中小型系统的有源网络,对电网的短路电流和继电保护造成一定的影响。在进行电网设备选择、校验和继电保护配置、整定时,应该考虑光伏系统对短路电流的影响。

目前,光伏系统的研究以光伏发电系统本身以及对外部电网的影响为主。因此，很有必要分析不同位置和容量的光伏发电系统并网对海南电网继电保护和自动重合闸的影响。

1光伏发电系统模型

基于换流器并网的三相光伏发电系统由光伏阵列、逆变器及交流电路组成。其中,交流电路由滤波器和变压器组成。

1.1光伏阵列模型

光伏阵列由大量光伏组件组成, 其输出电流：

式中V、I 光伏阵列输出电压和电流;

N 光伏组件串的串联数;

M 光伏组件串的并联数;

Il 单位光伏组件产生的光电流;

I0 二极管反向饱和电流;

A光伏组件的理想因子;

Rs、 Rsh 单位光伏组件的串联和并联阻抗;

k 玻尔兹曼常数;

q 电荷常数;

Tp电池表面温度。

1.2逆变器模型

采用基于电压源逆变器的光伏并网系统, 根据图 1 由KCL 和 KVL 得到一组方程

θ=ωt-δu=Uc/2

式中： ua 、ub 、uc交流母线电压基波分量;

ia、ib 、ic逆变器三相输出电流;

r、l电阻、电抗;

ω系统基波角速度;

Uc逆变器输出电压的基波分量;

δu 和 Uc 之间的相角差

2含光伏发电系统的电网短路电流分析

2.1传统的电网保护主要采用速断和过电流两种保护方式

考虑到电网大部分故障为瞬时性故障,通常主馈线上装设三相一次自动重合闸装置以提高供电可靠性。光伏发电系统并入电网后,当线路发生故障时,如光伏系统未能从系统解列,则光伏并网系统会对瞬时电流速断保护和一次自动重合闸产生影响。

含光伏发电系统的仿真系统图：

2.2不同位置和不同容量光伏发电系统接入电网后短路计算

根据传统电网保护配置情况，在快速切除光伏系统的前提下，电网出现故障时，光伏系统只对电流速断保护产生影响。光伏并网并网对保护产生的影响，主要取决于光伏系统的接入位置和容量。

取基准容量100MVA，含光伏发电的系统在节点1、3、4、6不同位置发生短路时流过保护的电流如下：

短路节点 名称 短路点的 短路电流 流过保护B的电流

B1 B2 B3

节点1 9701.5 0 0 0

节点3 4271.8 4279.0 4271.3 0

节点4 3002.8 3002.3 3007.9 0

节点6 1889.4 1926.7 1909.8 1889.1

接入不同系统容量的含光伏发电系统，在节点2、3两个位置发生短路时流过保护的电流如下：

光伏系统容量/MW 短路点的 短路电流 流过保护B的电流

B2 B3

0 1889.4 1909.8 1889.1

1.5 2943.0 1316.8 2942.6

3 2972.1 1291.1 2971.6

5 3002.3 1265.8 3001.8

3光伏并网对系统电流保护的影响

3.1当光伏系统在保护范围, 故障点在保护下游时, 由于光伏系统对短路电流的助增作用,短路电流会增大电流速断保护的灵敏度, 但如果线路为非终端线路,光伏系统距离故障点越近, 短路电流增加越明显,则相邻下一级线路故障有可能使保护失去选择性。

3.2如果容量没有加以限制随着保护距离的不断增大,保护延伸至下一级线路, 可能会引起误动，失去保护选择性。

3.3光伏电站对重合闸的影响

光伏系统接入海南电网后,一旦保护因故障动作跳闸,在光伏系统未从线路解列的情况下,形成由光伏系统供电的电力孤岛。这些电力孤岛虽然能够保持功率和电压在额定值附近运行,但是将对自动重合闸产生以下两种潜在的威胁。

(1)非同期合闸：电网形成电力孤岛后,在线路断路器断开至重合闸动作这段时间内,光伏系统与系统电源 的电势角会摆开,当电势角达到一定值时,导致非同期重合闸,进而在光伏系统和系统电源之间形成很大的冲击电流或电压。

冲击电流的作用下,保护设备很可能误动,使自动重合闸失去迅速恢复瞬时故障的能力。同时,冲击电流也很可能对主电网和未解列的光伏并网系统中的逆变器等设备产生致命的冲击。

(2)故障点电弧重燃

当电网失去系统电源后,未解列的光伏系统会继续对故障点供电, 进行重合闸时,光伏系统提供的故障电流阻碍了故障点电弧的熄灭, 引起故障点持续电弧,可能导致原本的瞬时故障变为永久性故障。

4采取的措施

4.1为减小光伏系统对海南电网保护的影响，在光伏电站上网线路（即恒基伟业光伏至共和变、蓓翔光伏至恒基伟业光伏以及黄河特许共和光伏）配置光纤差动保护，当线路出现故障时立即跳闸，保证了保护的选择性和灵敏性。

4.2为减小光伏系统对重合闸的影响,光伏系统侧需装设检同期装置, 系统侧需装设检无压装置。

根据光伏系统并网控制目标:控制逆变器输出的交流电流为稳定的高质量的正弦波,且与电网电压同频、同相,逆变器通常选择输出电流为控制对象,即光伏系统逆变器本身就具有不断调节输出电流以跟踪系统电流的功能,当逆变器的输出与系统同步后再进行重合闸,实现准同期重合闸。另外,光伏系统侧装设低周、低压解列装置,在保护拒动时将光伏系统切除。

5结语:

光伏发电已成为太阳能利用的主要形式，光伏电站大规模在海南电网并网，对电网结构和短路电流分布产生深刻影响，由此给传统电网继电保护带来一些影响，本论文结合海南电网系统内光伏发电的实际，结合保护及安全自动装置理论，得出不同容量、位置光伏发电系统并网对继电保护和重合闸的影响,并提出相应改进办法，有效地控制了光伏电站接入海南电网的影响，提高了海南电网的安全可靠稳定运行，为2013年普及光伏发电并网提供了更好的依据和保证。

参考文献：

[1]王晓舟,陈鑫.分布式发电与配电网保护协调性研究[J].继电器, 2011,34(3)

第2篇：光伏继电保护方式范文

关键词：光伏并网；调度管理；运行管理；

1前言

随着传统化石能源的逐渐枯竭和污染问题的急剧上升，绿色可再生能源得到迅猛的发展。具备多种优点的光伏发电技术得到了各国的不断关注，已经成为利用太阳能的主要方式之一。光伏发电的优点主要集中在：第一，它是由太阳能提供能源，能源源源不断，无枯竭危险；第二，光伏发电方式安全无噪声，无污染；第三，其开发不受地域限制，既可以在建筑物上也可以在荒山野地，还能够有效地改善区域内贫困现状；另外，其建设周期短，见效快。开展太阳能光伏发电系统的研究，对于缓解能源和环境问题，改善能源消耗结构，提高分布式发电系统性能，在区域内有效地脱贫，具有重大的理论和现实意义。太阳能是人类可利用的最重要、最丰富的可再生能源。它的储量巨大，便于开采，无污染等优点深受社会关注。据资料可以知道，就我国的太阳能资源分布来看，我国的太阳能资源较好的地区约占全国总面积的三分之二以上，这种得天独厚的自然优势为我国的光伏发电事业提供了坚强的支撑。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。此次云南能投新能源投资开发有限公司有效地结合相关政策，利用在云南的部分荒山未开发的土地上进行光伏电站建设，这不仅提升了光伏发电的发展，还有效地实现了精准脱贫目标，此次开发光伏发电项目的意义深远。

2光伏并网的主要接入方式

光伏电站的分类可以分为三类：小型光伏电站：接入电压等级为0.4kV低压电网的光伏电站；中型光伏电站：接入电压等级为10-35kV电网的光伏电站；大型光伏电站一接入电压等级为66kV及以上电网的光伏电站。据资料可知目前光伏发电并网并入配电网的方式有两种：接入专线用户电房10（0.4）k V母线，光伏发电电源通过并网点开关接入到专线用户电房10（0.4）k V母线上，再通过母线与用户内部负荷连接，另一方面通过用户进线开关与10 k V专线连接，再通过变电站10 k V出线开关接入变电站10 k V母线，实现并网。另一种方式是接入公用线路用户电房10（0.4）k V母线，即光伏电源通过并网点开关接入到公用线路用户电房的10（0.4）k V母线上，通过母线与用户内部负荷连接，另一方面通过用户进线开关T接至公用10 k V线路的主干线上，实现并网。

3光伏并网调度端技术管理

在电能质量方面，光伏电站向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量，在谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变等方面应满足国家相关标准；

同期并网方面：分布式光伏发电系统在逆变器交流输出端设置同期点，由分布式光伏发电系统逆变器自动检测电网电压、相位、频率，待电压、相位、频率一致时，再投入并网，保证逆变器并网运行对电网无冲击、无扰动；

4光伏并网运行管理问题探究

电网异常时的响应特性方面：大型和中型光伏站应具备一定的耐受电压异常的能力，避免在电网电压异常时脱离，引起电网电源的损失。光伏电站并网时应与电网同步运行。小型光伏电站，当并网点频率超过49.5-50.2Hz范围时，应在0.25内停止向电网线路送电。如果在指定的时间内频率恢复到正常的电网持续运行状态，则无需停止送电。大型和中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常的能力，应能够在一定的电网频率偏离下运行。

安全与保护方面：光伏电站具备一定的过流能力，在120%倍额定电流以下，光伏电站连续可靠工作时间不应小于1分钟；120%-150%额定电流内，光伏电站连续可靠工作时间不小于10秒。当检测到电网侧发生短路时，光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的150%。光伏电站必须具备快速检测孤岛且立即断开与电网连接的能力，其防孤岛保护应与电网侧保护相配合。光伏电站的防孤岛保护必须同时具备主动式和被动式两张，应设置至少各一种主动和被动防孤岛保护。主动防孤岛保护方式主要有频率偏离、有功功率变动、无功功率变动、电流脉冲注入引起阻抗变动等；被动防孤岛保护方式主要有电压相位跳动、3次电压谐波变动、频率变化率等。系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前光伏电站不允许并网，且在系统电压频率恢复正常后，光伏电站需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网。在大中型光伏发电站中应专设大型故障录波装置。

调度自动化和通信方面：大型和中型光伏电站必须具备与电网调度机构之间进行数据通信的能力。通信系统满足继电保护、安全自动装置、调度自动化及调度电话等业务对电力通信的要求。在正常运行情况下，光伏电站向电网调度机构提供的信号至少应当包括：光伏电站并网状态、辐照度（常规的监控装置没有对辐照度信息的采集）；光伏电站有功和无功输出、发电量、功率因数；并网点的电压和频率、注入电力系统的电流；变压器分接头档位、主断路器开关状态等。

维护光伏并网系统方面，避免天气变化或故障等情况时，光伏发电脱网造成断面负荷越限事件，在发生断面负荷控制时，需去除光伏发电负荷。另外，在日常的巡视工作过程中，要加强巡视光伏方阵、汇流箱、配电箱等容易出现故障的部位。通过日常的维护工作保证光伏发电系统的安全稳定性。