分布式光伏接入对配电网保护控制的影响-国网江苏电科院陈实_41页_6mb

分布式光伏接入对配网保护控制的影响总结

核心内容

本文主要探讨了分布式光伏接入配电网后对配网保护控制的影响，包括故障电流特性、对保护装置的影响以及应对措施。通过现场测试与动模试验，分析了光伏在不同故障场景下的行为特征，并提出相应的改进方案以确保配电网的安全稳定运行。

主要观点

• 分布式光伏接入后，配电网由传统的辐射型结构转变为多端有源网络，改变了原有故障电流分布模式，对继电保护产生影响。
• 光伏电源的短路电流特性受接入容量、位置、逆变器类型和控制策略等因素影响，一般不超过1.5倍额定电流。
• 光伏逆变器具有电压/频率适应性、低电压穿越、孤岛保护等特性，对配电网保护控制提出新的挑战。
• 在故障情况下，光伏电源可能产生反向故障电流、助增或外汲作用，影响电流保护和过负荷保护的灵敏度与选择性。
• 重合闸在光伏接入后需调整时间配合，避免非同期合闸带来的冲击风险。
• 高压与低压分段备自投在光伏接入后可能因孤岛运行而无法启动，需完善保护逻辑与闭锁机制。

关键信息

光伏电源故障电流特征

• 光伏接入容量：影响故障电流大小。
• 接入位置：影响故障电流方向及大小。
• 逆变器类型：分为A类（集中式）和B类（分布式），B类逆变器无低电压穿越要求。
• 短路电流能力：一般按1.5倍额定电流计算。
• 电压/频率运行区间：B类逆变器并网点电压范围为0.85UN - 1.1UN，频率范围为47.5~50.2Hz。

光伏逆变器防孤岛保护

• B类逆变器需具备快速检测孤岛并断开与电网连接的能力，动作时间应不大于2s。
• 防孤岛保护方案包括主动式和被动式，光伏逆变器应至少配置一种。
• 孤岛运行时，光伏电流频率升高，脱网时间在180~200ms之间。

故障试验与结果

• 电压跌落试验：当电压跌落较深时，光伏逆变器会脱网，脱网时间在163ms~2s之间。
• 反向故障电流影响：光伏电源提供的反向电流可能影响过负荷保护，若接入容量超过80%，需增加方向判据防止误动。
• 助增及外汲作用：光伏接入点下游故障时，故障电流增大；上游故障时，故障电流减小。
• 重合闸影响：光伏脱网前持续提供短路电流，可能影响重合闸成功率，需调整重合闸时间（>2s）并配合孤岛保护。

配网保护配置与影响

• 10kV线路保护：配置三段式电流保护，过负荷保护定值取1.2In，重合闸时间通常为1.1~1.4s。
• 110kV线路保护：通常按单电源原则配置，故障后仅电源侧开关跳开，可能导致负荷侧孤岛运行。
• 备自投影响：光伏接入后可能因孤岛运行导致备自投启动条件不满足，需完善主变间隙保护功能。

应对措施

• 加强光伏电源验收：确保防孤岛保护功能符合标准。
• 调整保护定值与时间配合：增加方向判据，防止过负荷保护误动；延长重合闸时间，与光伏脱网时间配合。
• 完善保护逻辑：对高压与低压分段备自投进行逻辑优化，防止因孤岛运行导致闭锁。
• 加强数据分析：收集并分析高比例分布式光伏接入后的故障案例与数据，为后续规划提供依据。

工作展望

• 近期工作：加强高比例分布式光伏接入地区故障案例与数据收集，研究保护适应边界。
• 后续研究方向：
  • 构网型分布式电源的故障特征及其对保护控制的影响。
  • 分布式光伏消纳带来的配网结构变化（如柔性合环）对保护控制的影响。
  • 随着分布式光伏占比升高和储能技术的广泛应用，配电网形态和并网要求将发生变化，需进一步研究其对保护控制的影响及应对措施。

结论

分布式光伏接入配电网对继电保护和重合闸等控制装置带来显著影响，需结合实际场景，优化保护配置与控制策略，确保系统安全稳定运行。