2023-06-11-国家电网-分布式光伏接入对配电网保护控制的影响_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

分布式光伏的快速发展对配电网的保护控制提出了新的挑战。本文分析了分布式光伏接入对配电网故障电流特征、保护控制策略及重合闸机制的影响，并提出了相应的应对措施。

主要观点

1. 光伏接入容量与位置对故障电流的影响

• 光伏接入容量和位置是影响故障电流的关键因素。
• 光伏电源提供的短路电流通常为额定电流的1.5倍。
• 光伏电源在电网电压跌落时，根据跌落深度决定脱网时间，一般不超过2秒。

2. 光伏逆变器特性对保护的影响

• 光伏逆变器的短路电流能力、电压/频率适应性、孤岛保护等特性决定了其对配电网保护的影响。
• A类逆变器（高压接入）未作防孤岛保护要求，B类逆变器（低压接入）需具备快速检测和断开孤岛的能力，防孤岛保护动作时间应不大于2秒。

3. 光伏对配网保护的干扰

• 分布式光伏接入使配电网由辐射型变为多端有源网络，影响故障电流分布，可能引发反向故障电流、助增与外汲现象。
• 光伏接入点下游线路故障时，故障电流增大，保护范围延长；上游线路故障时，故障电流减小，保护范围缩小。

关键信息

1. 光伏并网与脱网特性

• 光伏并网分为两个阶段：启机阶段（约90~120秒）和并网阶段（约7~15秒）。
• 光伏脱网时间取决于电网电压跌落深度，最大脱网时间不超过2秒。

2. 保护配置与影响

10kV线路保护

• 配置三段式电流保护和两段零序过流保护。
• 光伏接入容量超过80%线路额定容量时，可能影响过负荷保护的灵敏度。

110kV线路保护

• 一般按单电源原则配置，故障后仅电源侧开关跳开，可能导致负荷侧孤岛带故障运行。
• 110kV主变间隙保护可能因光伏接入而误动作，扩大保护范围，影响备自投。

3. 重合闸影响

• 10kV线路重合闸时间通常为1.1~1.4秒，而光伏脱网时间可达2秒，影响瞬时性故障重合闸成功率。
• 若光伏与负载形成长期孤岛，重合闸存在非同期合闸风险，可能对系统设备造成影响。
• 重合闸时间应调整为大于2秒，与光伏防孤岛保护配合，确保安全重合。

4. 备自投影响

• 光伏接入可能影响备自投启动条件，导致动作时间延长。
• 高压分段备自投在光伏持续反送电或形成孤岛时，可能因主变间隙保护动作而闭锁。
• 低压分段备自投在光伏与负荷形成孤岛后，需等待无压条件满足，动作时间延长。

试验与分析

1. 光伏并网试验

• 光伏并网后，输出电流逐渐稳定，约15秒后达到稳定状态。
• 光伏电源在电网电压跌落至50%以下时，短路电流受限，脱网时间受电压跌落深度影响。

2. 孤岛运行试验

• 光伏电源在负载与出力不匹配时，脱网时间在180~200ms左右。
• 孤岛期间，光伏电流频率升高至90~100Hz，超出逆变器运行范围。

3. 故障试验

• 在不同故障类型和深度下，光伏电源输出电流受电压跌落影响，脱网时间从163ms到1.971秒不等。
• 光伏电流主要为正序，未对保护动作产生显著干扰。

应对措施

• 加强光伏防孤岛保护验收，确保快速脱网。
• 调整重合闸时间，使其大于2秒，与光伏脱网时间配合。
• 完善主变间隙保护功能，设置两段时限，分别切除光伏线路和主变开关。
• 在配电网中采用检无压三相一次重合闸，加装线路PT。
• 加强数据收集与分析，定量研究保护适应边界，为光伏接入容量和布局提供建议。

工作展望

• 加强高比例分布式光伏接入地区的故障案例及数据收集与分析。
• 研究构网型分布式电源的故障特征及其对保护控制的影响。
• 关注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。
• 探索5G配网保护等新技术，提升配电网智能化水平。

总结

分布式光伏的接入改变了传统配电网的运行特性，对继电保护、重合闸及备自投等保护控制方式提出了新的挑战。通过合理配置保护策略、加强光伏性能测试及调整保护动作时间，可有效应对这些影响，确保配电网的安全稳定运行。