光伏繼電保護(hù)方式精選(九篇)

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第1篇：光伏繼電保護(hù)方式范文

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;線路保護(hù);短路電流;電網(wǎng)系統(tǒng);重合閘;

中圖分類號：TV212文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言：

地球上太陽能資源豐富、分布廣泛，是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?。在此背景下，全球光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)增長迅猛，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，質(zhì)量提出了更高的要求。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng),使海南電網(wǎng)從單系統(tǒng)放射狀網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榉植加兄行⌒拖到y(tǒng)的有源網(wǎng)絡(luò),對電網(wǎng)的短路電流和繼電保護(hù)造成一定的影響。在進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備選擇、校驗和繼電保護(hù)配置、整定時,應(yīng)該考慮光伏系統(tǒng)對短路電流的影響。

目前,光伏系統(tǒng)的研究以光伏發(fā)電系統(tǒng)本身以及對外部電網(wǎng)的影響為主。因此，很有必要分析不同位置和容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對海南電網(wǎng)繼電保護(hù)和自動重合閘的影響。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)模型

基于換流器并網(wǎng)的三相光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、逆變器及交流電路組成。其中,交流電路由濾波器和變壓器組成。

1.1光伏陣列模型

光伏陣列由大量光伏組件組成, 其輸出電流：

式中V、I 光伏陣列輸出電壓和電流;

N 光伏組件串的串聯(lián)數(shù);

M 光伏組件串的并聯(lián)數(shù);

Il 單位光伏組件產(chǎn)生的光電流;

I0 二極管反向飽和電流;

A光伏組件的理想因子;

Rs、 Rsh 單位光伏組件的串聯(lián)和并聯(lián)阻抗;

k 玻爾茲曼常數(shù);

q 電荷常數(shù);

Tp電池表面溫度。

1.2逆變器模型

采用基于電壓源逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng), 根據(jù)圖 1 由KCL 和 KVL 得到一組方程

θ=ωt-δu=Uc/2

式中： ua 、ub 、uc交流母線電壓基波分量;

ia、ib 、ic逆變器三相輸出電流;

r、l電阻、電抗;

ω系統(tǒng)基波角速度;

Uc逆變器輸出電壓的基波分量;

δu 和 Uc 之間的相角差

2含光伏發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)短路電流分析

2.1傳統(tǒng)的電網(wǎng)保護(hù)主要采用速斷和過電流兩種保護(hù)方式

考慮到電網(wǎng)大部分故障為瞬時性故障,通常主饋線上裝設(shè)三相一次自動重合閘裝置以提高供電可靠性。光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)后,當(dāng)線路發(fā)生故障時,如光伏系統(tǒng)未能從系統(tǒng)解列,則光伏并網(wǎng)系統(tǒng)會對瞬時電流速斷保護(hù)和一次自動重合閘產(chǎn)生影響。

含光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)圖：

2.2不同位置和不同容量光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后短路計算

根據(jù)傳統(tǒng)電網(wǎng)保護(hù)配置情況，在快速切除光伏系統(tǒng)的前提下，電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，光伏系統(tǒng)只對電流速斷保護(hù)產(chǎn)生影響。光伏并網(wǎng)并網(wǎng)對保護(hù)產(chǎn)生的影響，主要取決于光伏系統(tǒng)的接入位置和容量。

取基準(zhǔn)容量100MVA，含光伏發(fā)電的系統(tǒng)在節(jié)點1、3、4、6不同位置發(fā)生短路時流過保護(hù)的電流如下：

短路節(jié)點 名稱 短路點的 短路電流 流過保護(hù)B的電流

B1 B2 B3

節(jié)點1 9701.5 0 0 0

節(jié)點3 4271.8 4279.0 4271.3 0

節(jié)點4 3002.8 3002.3 3007.9 0

節(jié)點6 1889.4 1926.7 1909.8 1889.1

接入不同系統(tǒng)容量的含光伏發(fā)電系統(tǒng)，在節(jié)點2、3兩個位置發(fā)生短路時流過保護(hù)的電流如下：

光伏系統(tǒng)容量/MW 短路點的 短路電流 流過保護(hù)B的電流

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光伏并網(wǎng)對系統(tǒng)電流保護(hù)的影響

3.1當(dāng)光伏系統(tǒng)在保護(hù)范圍, 故障點在保護(hù)下游時, 由于光伏系統(tǒng)對短路電流的助增作用,短路電流會增大電流速斷保護(hù)的靈敏度, 但如果線路為非終端線路,光伏系統(tǒng)距離故障點越近, 短路電流增加越明顯,則相鄰下一級線路故障有可能使保護(hù)失去選擇性。

3.2如果容量沒有加以限制隨著保護(hù)距離的不斷增大,保護(hù)延伸至下一級線路, 可能會引起誤動，失去保護(hù)選擇性。

3.3光伏電站對重合閘的影響

光伏系統(tǒng)接入海南電網(wǎng)后,一旦保護(hù)因故障動作跳閘,在光伏系統(tǒng)未從線路解列的情況下,形成由光伏系統(tǒng)供電的電力孤島。這些電力孤島雖然能夠保持功率和電壓在額定值附近運(yùn)行,但是將對自動重合閘產(chǎn)生以下兩種潛在的威脅。

(1)非同期合閘：電網(wǎng)形成電力孤島后,在線路斷路器斷開至重合閘動作這段時間內(nèi),光伏系統(tǒng)與系統(tǒng)電源 的電勢角會擺開,當(dāng)電勢角達(dá)到一定值時,導(dǎo)致非同期重合閘,進(jìn)而在光伏系統(tǒng)和系統(tǒng)電源之間形成很大的沖擊電流或電壓。

沖擊電流的作用下,保護(hù)設(shè)備很可能誤動,使自動重合閘失去迅速恢復(fù)瞬時故障的能力。同時,沖擊電流也很可能對主電網(wǎng)和未解列的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器等設(shè)備產(chǎn)生致命的沖擊。

(2)故障點電弧重燃

當(dāng)電網(wǎng)失去系統(tǒng)電源后,未解列的光伏系統(tǒng)會繼續(xù)對故障點供電, 進(jìn)行重合閘時,光伏系統(tǒng)提供的故障電流阻礙了故障點電弧的熄滅, 引起故障點持續(xù)電弧,可能導(dǎo)致原本的瞬時故障變?yōu)橛谰眯怨收稀?/p>

4采取的措施

4.1為減小光伏系統(tǒng)對海南電網(wǎng)保護(hù)的影響，在光伏電站上網(wǎng)線路（即恒基偉業(yè)光伏至共和變、蓓翔光伏至恒基偉業(yè)光伏以及黃河特許共和光伏）配置光纖差動保護(hù)，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時立即跳閘，保證了保護(hù)的選擇性和靈敏性。

4.2為減小光伏系統(tǒng)對重合閘的影響,光伏系統(tǒng)側(cè)需裝設(shè)檢同期裝置, 系統(tǒng)側(cè)需裝設(shè)檢無壓裝置。

根據(jù)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制目標(biāo):控制逆變器輸出的交流電流為穩(wěn)定的高質(zhì)量的正弦波,且與電網(wǎng)電壓同頻、同相,逆變器通常選擇輸出電流為控制對象,即光伏系統(tǒng)逆變器本身就具有不斷調(diào)節(jié)輸出電流以跟蹤系統(tǒng)電流的功能,當(dāng)逆變器的輸出與系統(tǒng)同步后再進(jìn)行重合閘,實現(xiàn)準(zhǔn)同期重合閘。另外,光伏系統(tǒng)側(cè)裝設(shè)低周、低壓解列裝置,在保護(hù)拒動時將光伏系統(tǒng)切除。

5結(jié)語:

光伏發(fā)電已成為太陽能利用的主要形式，光伏電站大規(guī)模在海南電網(wǎng)并網(wǎng)，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和短路電流分布產(chǎn)生深刻影響，由此給傳統(tǒng)電網(wǎng)繼電保護(hù)帶來一些影響，本論文結(jié)合海南電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)光伏發(fā)電的實際，結(jié)合保護(hù)及安全自動裝置理論，得出不同容量、位置光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對繼電保護(hù)和重合閘的影響,并提出相應(yīng)改進(jìn)辦法，有效地控制了光伏電站接入海南電網(wǎng)的影響，提高了海南電網(wǎng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行，為2013年普及光伏發(fā)電并網(wǎng)提供了更好的依據(jù)和保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉舟,陳鑫.分布式發(fā)電與配電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)性研究[J].繼電器, 2011,34(3)

第2篇：光伏繼電保護(hù)方式范文

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)；調(diào)度管理；運(yùn)行管理；

1前言

隨著傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭和污染問題的急劇上升，綠色可再生能源得到迅猛的發(fā)展。具備多種優(yōu)點的光伏發(fā)電技術(shù)得到了各國的不斷關(guān)注，已經(jīng)成為利用太陽能的主要方式之一。光伏發(fā)電的優(yōu)點主要集中在：第一，它是由太陽能提供能源，能源源源不斷，無枯竭危險；第二，光伏發(fā)電方式安全無噪聲，無污染；第三，其開發(fā)不受地域限制，既可以在建筑物上也可以在荒山野地，還能夠有效地改善區(qū)域內(nèi)貧困現(xiàn)狀；另外，其建設(shè)周期短，見效快。開展太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究，對于緩解能源和環(huán)境問題，改善能源消耗結(jié)構(gòu)，提高分布式發(fā)電系統(tǒng)性能，在區(qū)域內(nèi)有效地脫貧，具有重大的理論和現(xiàn)實意義。太陽能是人類可利用的最重要、最豐富的可再生能源。它的儲量巨大，便于開采，無污染等優(yōu)點深受社會關(guān)注。據(jù)資料可以知道，就我國的太陽能資源分布來看，我國的太陽能資源較好的地區(qū)約占全國總面積的三分之二以上，這種得天獨厚的自然優(yōu)勢為我國的光伏發(fā)電事業(yè)提供了堅強(qiáng)的支撐。

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。主要由太陽電池板、控制器和逆變器三大部分組成，主要部件由電子元器件構(gòu)成。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。并網(wǎng)光伏發(fā)電就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)?？梢苑譃閹铍姵氐暮筒粠铍姵氐牟⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性，可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當(dāng)電網(wǎng)因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。此次云南能投新能源投資開發(fā)有限公司有效地結(jié)合相關(guān)政策，利用在云南的部分荒山未開發(fā)的土地上進(jìn)行光伏電站建設(shè)，這不僅提升了光伏發(fā)電的發(fā)展，還有效地實現(xiàn)了精準(zhǔn)脫貧目標(biāo)，此次開發(fā)光伏發(fā)電項目的意義深遠(yuǎn)。

2光伏并網(wǎng)的主要接入方式

光伏電站的分類可以分為三類：小型光伏電站：接入電壓等級為0.4kV低壓電網(wǎng)的光伏電站；中型光伏電站：接入電壓等級為10-35kV電網(wǎng)的光伏電站；大型光伏電站一接入電壓等級為66kV及以上電網(wǎng)的光伏電站。據(jù)資料可知目前光伏發(fā)電并網(wǎng)并入配電網(wǎng)的方式有兩種：接入專線用戶電房10（0.4）k V母線，光伏發(fā)電電源通過并網(wǎng)點開關(guān)接入到專線用戶電房10（0.4）k V母線上，再通過母線與用戶內(nèi)部負(fù)荷連接，另一方面通過用戶進(jìn)線開關(guān)與10 k V專線連接，再通過變電站10 k V出線開關(guān)接入變電站10 k V母線，實現(xiàn)并網(wǎng)。另一種方式是接入公用線路用戶電房10（0.4）k V母線，即光伏電源通過并網(wǎng)點開關(guān)接入到公用線路用戶電房的10（0.4）k V母線上，通過母線與用戶內(nèi)部負(fù)荷連接，另一方面通過用戶進(jìn)線開關(guān)T接至公用10 k V線路的主干線上，實現(xiàn)并網(wǎng)。

3光伏并網(wǎng)調(diào)度端技術(shù)管理

在電能質(zhì)量方面，光伏電站向當(dāng)?shù)亟涣髫?fù)載提供電能和向電網(wǎng)發(fā)送電能的質(zhì)量，在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動和閃變等方面應(yīng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

同期并網(wǎng)方面：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在逆變器交流輸出端設(shè)置同期點，由分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器自動檢測電網(wǎng)電壓、相位、頻率，待電壓、相位、頻率一致時，再投入并網(wǎng)，保證逆變器并網(wǎng)運(yùn)行對電網(wǎng)無沖擊、無擾動；

4光伏并網(wǎng)運(yùn)行管理問題探究

電網(wǎng)異常時的響應(yīng)特性方面：大型和中型光伏站應(yīng)具備一定的耐受電壓異常的能力，避免在電網(wǎng)電壓異常時脫離，引起電網(wǎng)電源的損失。光伏電站并網(wǎng)時應(yīng)與電網(wǎng)同步運(yùn)行。小型光伏電站，當(dāng)并網(wǎng)點頻率超過49.5-50.2Hz范圍時，應(yīng)在0.25內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電。如果在指定的時間內(nèi)頻率恢復(fù)到正常的電網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，則無需停止送電。大型和中型光伏電站應(yīng)具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力，應(yīng)能夠在一定的電網(wǎng)頻率偏離下運(yùn)行。

安全與保護(hù)方面：光伏電站具備一定的過流能力，在120%倍額定電流以下，光伏電站連續(xù)可靠工作時間不應(yīng)小于1分鐘；120%-150%額定電流內(nèi)，光伏電站連續(xù)可靠工作時間不小于10秒。當(dāng)檢測到電網(wǎng)側(cè)發(fā)生短路時，光伏電站向電網(wǎng)輸出的短路電流應(yīng)不大于額定電流的150%。光伏電站必須具備快速檢測孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力，其防孤島保護(hù)應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)保護(hù)相配合。光伏電站的防孤島保護(hù)必須同時具備主動式和被動式兩張，應(yīng)設(shè)置至少各一種主動和被動防孤島保護(hù)。主動防孤島保護(hù)方式主要有頻率偏離、有功功率變動、無功功率變動、電流脈沖注入引起阻抗變動等；被動防孤島保護(hù)方式主要有電壓相位跳動、3次電壓諧波變動、頻率變化率等。系統(tǒng)發(fā)生擾動后，在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)正常范圍之前光伏電站不允許并網(wǎng)，且在系統(tǒng)電壓頻率恢復(fù)正常后，光伏電站需要經(jīng)過一個可調(diào)的延時時間后才能重新并網(wǎng)。在大中型光伏發(fā)電站中應(yīng)專設(shè)大型故障錄波裝置。

調(diào)度自動化和通信方面：大型和中型光伏電站必須具備與電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的能力。通信系統(tǒng)滿足繼電保護(hù)、安全自動裝置、調(diào)度自動化及調(diào)度電話等業(yè)務(wù)對電力通信的要求。在正常運(yùn)行情況下，光伏電站向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提供的信號至少應(yīng)當(dāng)包括：光伏電站并網(wǎng)狀態(tài)、輻照度（常規(guī)的監(jiān)控裝置沒有對輻照度信息的采集）；光伏電站有功和無功輸出、發(fā)電量、功率因數(shù)；并網(wǎng)點的電壓和頻率、注入電力系統(tǒng)的電流；變壓器分接頭檔位、主斷路器開關(guān)狀態(tài)等。

維護(hù)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)方面，避免天氣變化或故障等情況時，光伏發(fā)電脫網(wǎng)造成斷面負(fù)荷越限事件，在發(fā)生斷面負(fù)荷控制時，需去除光伏發(fā)電負(fù)荷。另外，在日常的巡視工作過程中，要加強(qiáng)巡視光伏方陣、匯流箱、配電箱等容易出現(xiàn)故障的部位。通過日常的維護(hù)工作保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。