光伏继电保护方式十篇

光伏继电保护方式篇1

【关键词】光伏发电；配电网；继电保护

0 引言

随着光伏发电系统的日益成熟且成本越来越低，光伏系统并网成为利用这一资源的最好方式。然而，光伏发电有其自己的特点，光伏发电系统的并网，使配电系统从单系统放射状网络变为分布有中小型系统的有源网络，改变系统的潮流分布，进而影响配电网继电保护的合理性，对配电系统的继电保护造成一定的影响[1-2]。

目前国内外很多学者已经对此开展了大量的研究工作，主要包括光伏发电短路特性和计算模型，分布式光伏发电系统及其接入位置、接入容量的不同对配电网电流保护、重合闸、自动化策略的影响等内容。文献[3]针对用户侧光伏发电并网对配电网继电保护的影响进行了分析，提出了继电保护配置方案以及保护整定原则，为今后的工程应用提供一定的借鉴。文献[4]指出，分布式光伏发电接入中低压配电网后，将对电流保护的灵敏性和选择性产生影响，影响程度与光伏电源的接入位置、装机容量有紧密的关系。同时，含分布式光伏发电的配电网不宜采用快速重合闸。文献[5]采用动态等值阻抗的建模方法，将光伏发电站表示为戴维南等效电路来研究光伏电站接入配电网后的继电保护整点计算。

因此，本文从理论上分析了光伏并网发电对配电网继电保护的影响，包括光伏系统接入位置和接入容量，并指出在今后配电网继电保护配置以及整定计算时，需考虑并网光伏发电系统。本文的研究成果也为光伏并网发电的工程实施提供理论依据和技术支持。

1 光伏电源接入位置对继电保护的影响

我国10kV配电网一般为单电源辐射形式并以三段式电流保护为主保护，图1为10kV配电网基本接线图。设系统容量为SS，系统电压为ES，系统电抗XS，光伏发电系统容量为SE，光伏发电系统电压为EP，等效阻抗为XP。各线路电抗值为X1、X2、X3、X4、X5、X6。K1、K2、K3、K4、K5、K6分别为本段末端发生三相接地短路。

由单辐射网络结构可知，故障发生在图1所示配电网的6个不同位置时，短路电流的变化方向是一致的。下面假设K2处发生故障，保护2处测得短路电流Id2计算如下：

很明显，保护2处的短路电流明显增加。因此在K1、K2、K3、K4、K5、K6发生故障时，故障处的电流势必会增大。故障处电流不仅由系统提供，还有光伏电源的影响。因此光伏电源在始端接入会使保护的范围扩大、降低保护的灵敏性。当短路电流增大到一定值时，会使I段保护和下级的I段保护失去选择性。情况严重时还会波及下级线路II段保护的选择性。

同样的方法可以分析光伏电源接入配电网中端或末端对继电保护的影响。光伏电源在中端接入会使相邻馈线保护的范围扩大、降低保护的灵敏性。当短路电流增大到一定值时，会使I段保护和下级的I段保护失去选择性，情况严重时还会波及下级线路II段保护的选择性；光伏电源在末端接入时，会使相邻馈线的保护装置的保护范围变大，灵敏性降低，并有可能使相邻馈线的保护失去选择性，当容量达到一定值时会使相邻馈线的保护失去选择性。

2 光伏电源接入对配网继电保护影响的仿真分析

针对图1所示的10kV配电网在PSCAD仿真软件环境下进行仿真计算，分析光伏电源接入对配电网继电保护的影响分析，其中光伏电池等效电路图如图2所示。

光伏并网发电采用增量电导法控制光伏电源输出最大功率，其并网系统结构图如图2所示。

根据光伏阵列可以组成5MW、10MW、20MW容量的光伏发电系统。光伏系统接升压斩波电路，并通过控制IGBT 的导通率，实现最大功率跟踪。后经DC/AC转换变流器实现并网。配电网线路参数见表1。

当光伏接入馈线末端时，接入容量分别为5MW、10MW、20MW时，数据如表2所示。

当K2发生故障，相比未接入光伏电源时流经保护2的短路电流增大，并随着容量的上升短路电流增加的越多。流经保护的4处的短路电流值，不随容量的变化而变化。

光伏接入馈线中端时，接入容量分别为5、10、20MW时，数据如表3所示。

当K2发生故障时，相比于未接入光伏电源的情况，保护2处的短路电流增大，保护4处为反向电流。当K4发生故障时，流经保护4短路电流变化不大。当k5发生故障时，流经保护5处的短路电流增加。

当光伏接入馈线首端时，接入容量分别为5、10、20MW时，数据如表4所示。

当K2发生故障时，相比与未接入光伏系统时短路电流增大。当K4发生故障使，相比与未接入光伏系统时短路电流增大。并且随容量的增加短路电流值随着增加。

由以上的数据分析可知，我们所做的理论研究是正确的。实验数据与理论分析相匹配，验证上了理论分析的正确性。

3 结论

本文通过理析和仿真分析计算了光伏电源电源接入配电网对继电保护的影响，理论分析和仿真计算的结果一致，并获得如下结论：

（1）光伏电源接在配电网的始端时，其对配电网的短路电流有助增作用。短路电流变大，对电流保护的I段保护范围扩大，而II段保护又是根据下级线路I段整定，所以II保护范围也相应扩大。

（2）当光伏电源接在配电网的中端时，当故障发生在本馈线光伏电源上游时，光伏电源接入对相邻馈线不会产生影响。光伏电源会对下游继续供电，并向短路处提供短路电流，形成孤岛效应。此时，接入的容量越大对本馈线故障处提供短路电流越大，对相邻馈线、本馈线故障处保护的短路电流不会产生影响。

（3）光伏电源接在配电网的末端时，当故障是发生在本馈线上时，其对本馈线故障处上游短路电流没有影响，但故障点下游处会由光伏电源提供反向的短路电流，由于在故障段只有上游有保护装置，所以下游会形成孤岛效应。光伏电源容量越大，对故障点下游提供的反向短路电流越大，由于没有保护方向性可能产生误动。

【参考文献】

[1]石振刚，王晓蔚，赵书强.并网光伏发电系统对配电网线路保护的影响[J].华东电力，2010，38（9）：1406-1409.

[2]李斌，袁越.并网光伏发电对保护及重合闸的影响及对策[J].电力自动化设备，2013，33（4）：12-18.

[3]叶荣波，周昶，施涛，等.用户侧光伏发电并网对继电保护分析[J].科技通报，2014，30（1）：158-162.

光伏继电保护方式篇2

关键词：分布式；光伏电站；接入电网；并网型光伏发电；继电保护

中图分类号：TM461 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0131-02

光伏发电是将太阳能直接转换为电能的一种发电形式。光伏发电系统通常可分为离网（独立）型光伏发电系统和并网型光伏发电系统。并网型光伏发电系统与电网相连，发出的电能向电网输送。并网型光伏发电系统可分为分布式并网型光伏发电系统和集中式并网型光伏发电系统两大类。分布式并网型光伏发电系统就属于微电网中的分布式发电，特点是光伏发电系统发的电直接分配给用户负荷，多余或不足的电力通过连接电网来调节。

1 工程规模

本工程总装机容量为5×5MWp，预计年发电量为2948.321万kWh。该光伏发电系统以380V电压等级并网于临近某110kV变电站10kV母线所用变低压侧，160kW经直流汇流后接逆变器，并网于电站配电区两台配电变压器低压侧0.4kV母线。储能系统1套80kW/160kWh磷酸铁锉电池经PCS，分别并网于电站两台配电变压器低压侧母线。每个5MWP光伏阵列均逆变升压至10kV电压等级，形成1路10kV交流电源线路，接至110kV变电站10kV线路上，光伏电站所发电力首先在该线路进行消纳，多余电力可以输送至某110kV变电站10kV母线上重新分配。

2 电气计算

2.1 最大工作电流

该工程为分布式光伏电站为太阳能电池阵列，输出的是直流电，经过汇流、逆变、升压等过程之后，再连接至公用电网。本工程总容量为5×5000kWp，若不考虑逆变及升压过程中的电能损失，最大工作电流约为1443A。

2.2 短路电流

对于含有光伏电站的系统，发生短路故障时，故障点短路电流可以分为两部分，一部分是由交流系统提供，另一部分是由光伏发电系统提供。对于光伏发电系统提供的短路电流，其大小主要与光伏发电出力、逆变器参数等因素有关。根据光伏发电原理，光伏发电元件经日照产生直流电，再经过逆变器逆变为400V交流电输出，其发电出力值与日照等环境因素有关。由于日照等环境因素骤变的可能性很小，在短路故障发生瞬间，光伏系统发出的直流功率可以认为是恒定的，逆变后的交流功率也可以认为是恒定的。因此，发生短路后，由于母线电压急剧下降，在功率恒定的情况下，逆变器输出的电流将会急剧增大，直至逆变器保护动作，关闭输出。

2.3 并列点及人工解列点

各电站并列点设在电站并网线路10kV侧断路器上；人工解列点设在所并变电站的所并10kV线路断路器侧。

3 继电保护

3.1 继电保护配置依据

根据国家电网发展[2009]747号《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）》，《继电保护和安全自动装置技术规定》（GB/T14285-2006），并依据系统一次设计方案，进行系统继电保护的配置。

3.2 继电保护及安全自动装置

光伏电站线路侧应配置普通的微机线路保护除普通线路保护功能，相应加装欠压/超压、欠频/超频保护，并能接收1#电站所发跳闸命令并执行。工程中的110kV变电站10kV线路保护侧已配置微机线路保护并满足系统要求，不需重新配置。T接点的高压分支断路器应配置普通的过流脱扣装置。110kV变电站主变间隙保护应增加联切10kV线路对侧光伏电站并网断路器。光伏电站以1#电站为主站，与110kV变电站中主变间隙保护装置配合。

3.3 防孤岛保护

光伏电站必须具备快速检测孤岛并立即断开与电网连接的能力，其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合。光伏电站必须设置主动和被动防孤岛保护各1套。微电网从并网转人孤岛运行瞬间，流过公共连接点的功率被突然切断，切断前通过PCC处的功率如果是流入微电网的，则它就是微电网离网后的功率缺额；如果是流出微电网的，则它就是微电网离网后的功率盈余；大电网的电能供应突然中止，微电网内一般存在较大的有功功率缺额。

在离网运行瞬间，如果不启用紧急控制措施，微电网内部频率将急剧下降，导致分布式光伏电源采取保护性的断电措施，这使得有功功率缺额变大，加剧了频率的下降，最终使得微电网崩溃。因此，要维持微电网较长时间的孤岛运行状态，必须在微电网离网瞬间立即采取措施，使微电网重新达到功率平衡状态。

微电网离网瞬间，如果存在功率缺额，则需要立即切除全部或部分非重要的负荷、调整储能装置的出力，甚至切除小部分重要的负荷；如果存在功率盈余，则需要迅速减少储能装置的出力，甚至切除一部分逆变器。这样，使微电网快速达到新的功率平衡状态。

微电网离网瞬间内部的功率缺额（或功率盈余）的计算方法：就是把在切断PCC之前通过PCC流人微电网的功率，作为微电网离网瞬间内部的功率缺额，PPCC以从大电网流人微电网的功率为正，流出为负。当Pqe为正值时，表示离网瞬间微电网内部存在功率缺额；为负值时，表示离网瞬间微电网内部存在功率盈余。

由于储能装置要用于保证离网运行状态下重要负荷能够连续运行一定时间，所以在进入离网运行瞬间的功率平衡控制原则是：先在假设各个储能装置出力为0的情况下切除非重要负荷；然后调节储能装置的出力；最后切除重要负荷。

4 结语

本试点工程采用分散式微电网，接入配电网时采取就地平衡原则，正常用电期间用电负荷峰值在100kW左右，此时光伏发电可部分就地被消纳，光伏发电超过用电负荷，可将多余电量储存，当夜间用电负荷较小期间，整个系统用电负荷小于30kW，微电网离网运行时可使用储存电量，当110kV变电站全站检修或失压时，可为变电站充当临时电源，加强电网与用电侧互动与管理、推进分布式发电利用，加速智能电网和互动服务体系建设，节能降耗，提高能效，具有明显的创新性和实用性。

参考文献

[1] 李瑞生，周逢权，李燕斌.地面光伏发电系统及应用[M].北京：中国电力出版社，2011.

[2] 毛建荣，周逢权，马红伟.微电网组网优化设计[J].华北电力技术，2012，（1）：32-35.

[3] 张洋，李献伟.基于有功缺额的微电网集中控制策略研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（23）：106-111.

光伏继电保护方式篇3

【关键词】光伏组件；光伏系统；并网逆变器；光伏高压开关站

0 引言

太阳能作为一种永续利用的清洁能源，正逐渐利用于各种领域，光伏发电系统发电技术应用区域越来越普遍，产品也日趋成熟。近期国家能源局出台的一系列产业扶持政策，也给该项技术的发展提供了更好的机器。

1 光伏系统规模

和布克赛尔蒙古自治县中核20MWp光伏发电项目位于新疆塔城地区和布克赛尔县东南91km处，总装机容量为20MWp。本工程系统接入电网电压等级为35kV，接入已建的110kV光伏汇集站。光伏组件采用260W多晶硅太阳能组件，由22块光伏组件组成一串。并由16串汇入一个汇流箱。以每1MWp太阳能组件组成工程一个电池方阵，共20个方阵。每1MWp太阳能组件与两组500kW逆变器构成一个发电单元，并由一台升压变压器送出，5台升压变压器串联后送至35kV配电室进线柜。

在整个光伏电站设置一综合管理站。包括一座综合办公楼及相应的生活消防污水处理等设施。管理站为整个光伏电站的集控中心，实现对光伏设备及电气设备的遥测、遥控和遥信。

2 电气一次部分

本工程建设规模总容量为20MWp，一座35kV配电室，其电气主接线为电站共20个1MWp光伏发电单元，每个发电单元设置一台35kV 1000kVA双分裂绕组箱式变，5台双绕组箱式变在高压侧并联为1回电源进线，共计4回电源进线，电源进线经35kV母线汇集后由1回35kV线路送出。

此光伏电站主要电气设备需20台箱式升压变电站，8面35kV高压开关柜以及35kV户外设备（含断路器、CT、PT、避雷器、避雷针等）。

即：电气主接线图见下图

3 电气二次部分

本伏电站按“无人值班（少人值守）的原则进行设计。

电站采用以计算机监控系统为基础的监控方式。整个光伏电站安装一套综合自动化系统，具有保护、控制、通信、测量等功能，可实现对光伏发电系统及开关站的全功能综合自动化管理，实现光伏电站与地调端的测控、遥信功能及发电公司的监测管理。

3.1 电站的综合自动化系统

电站的综合自动化系统以微机保护和计算机监控系统为主体，加上其它智能设备构成电站的综合自动化系统。电站配置一套计算机监控系统，并具有远动功能根据调度运行的要求实现对电站的控制、调节，本站采集到的各种实时数据和信息，经处理后可传送至上级调度中心。

电站的综合自动化系统包括计算机监控系统、继电保护与自动装置系统以及调度自动化系统。

3.1.1 计算机监控系统

光伏电站采用集电站运行数据采集、显示、数据传输等的综合监控系统。本系统以智能化电气设备为基础，以串行通讯总线（现场总线）为通讯载体，将太阳能电池组件、汇流箱、并网逆变器，站级 0.3/35kV电气系统和辅助系统在线智能检测和监控设备等组网组成一个实时网络。通过网络内信息数据的流动，采集上述系统全面的电气数据进行监测，以采集的数据为基础进行分析处理，建立实时数据库、历史数据库，完成报表制作、指标管理、保护定值分析与管理、设备故障预测及检测、设备状态检修等电站电气运行优化、控制及专业管理功能。

3.1.2 光伏发电设备及逆变器的计算机监控

1）对各太阳电池组串及逆变器进行监控和管理

2）太阳能电池组件及逆变器设有就地监控装置，可同样实现集中控制室微机监控的内容。

3）太阳能电池组件及逆变器的远程监控系统在中控室实现，中控室计算机设有多级访问权限控制，在权限的人员才能进行远程操作。

4）交流柜内设置线路保护开关、电流表、电压表。开关状态及电流、电压等信号通过通信控制层直接传输到站控层，由光伏电站运行人员进行集中远方监视。

3.1.3 箱式变电站与出线站的监控

本电站设有35kV箱式变电站及1间35kV配电室，其中的负荷开关、自动空气开关、断路器、有载调压分接头可以就地控制，也可通过计算机监控系统实施集中控制，其动作信号均送至中控室。此外，35kV箱式变、开关柜都具有五防功能。

3.1.4 继电保护

保护配置方案如下

1）35kV送出线保护根据接入系统方案要求配置光纤差动保护。

2）35kV电源进线保护进线设速断保护作为主保护，过流保护作为后备保护，动作于跳闸。

3）35kV母线保护开关站 35kV母线配置母差保护。

4）SVG、箱式变电站变压器、厂用变压器、并网逆变器保护。

3.2 系统调度自动化

3.2.1 调度自动化功能

为了确保本光伏电站的安全运行，按系统功能要求光伏电站应实现安全监控功能，对光伏电站主设备（光伏联合单元、35kV线路及断路器等）的运行状况进行遥测、遥信、遥控、遥调安全监控，使光伏电站运行在最佳状态，并保证全网的安全运行。

3.2.2 远动信息配置

1）遥测信息

全电站总有功功率、总无功功率遥测；光伏电站辅照度、环境温度遥测；有功功率、电压、电流、及频率遥测。

2）遥信信息

全站事故总信号遥信；无功补偿装置断路器位置、保护动作信号、解列装置动作信号及重合闸动作遥信。

3）电能计量系统

本工程配置1套电能量远方终端，用于完成关口计量点及考核点电能量信息采集、处理，并向新疆省调和塔城地调电能计量中心上传电量信息；计量表计均按 1+1配置。

4）电能质量在线监测

本工程配置1套电能质量在线监测装置，电能质量在线监测装置能监测电压偏差、频率偏差、三相电压幅值相位不平衡度、三相电流幅值相位不平衡度、负序电流、谐波、电压波动等电能指标，并能将电能质量数据远传至调度部门，光伏35kV开关站并网点作为电能质量监测点。

5）有功功率控制

本光伏电站配置1套有功功率控制系统，光伏电站在并网运行后，能够接收并自动执行电网调度部门远方发送的有功功率控制信号，并根据电网频率值、电网调度部门指令等信号自动调节电站的有功功率输出。

6）无功功率和电压

本光伏电站配置1套无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力。根据电力调度部门指令，光伏电站自动调节其发出（或吸收）的无功功率，控制光伏电站并网点电压在正常运行范围内。

7）光伏发电功率预测预报系统

光伏电站配置1套电站端功率预测系统，收集气象资料，研究并积累天气对光伏电站输出功率的变化规律，不断提高预报精度，实现光伏电站短期、超短期、中长期功率预测。

8）远动通道

为了适应新疆省调和塔城地调调度自动化系统的要求，本光伏电站至新疆省调和塔城地调均采用网路和数字两种方式传送远动信息。

9）调度数据网络接入设备及安全防护

为使光伏电站远动实时信息通过电力调度数据网络传输，在光伏电站侧配置2套调度数据网络接入设备（省调 1套、地调 1套）。电力系统二次安全防护方案设三个区域，其中Ⅰ区用于上传实时信息，Ⅱ区用于上传非实时信息，III区用于调度下行信息和电站检修申请。

3.3 系统继电保护及安全自动装置

3.3.1 35kV线路

该保护采用光纤电流纵差保护作为主保护，三段式距离和四段式零序电流作后备保护。

3.3.2 35kV母线保护

为防止光伏电站汇集线系统事故扩大，考虑在开关站 35kV母线上配置 1套母线保护装置。

3.3.3 逆功率解列

本期工程装设1套低频、低压、过频、过压、故障解列装置。

3.3.4 故障录波装置

本光伏电站配置1套故障录波装置，用于记录 35kV电压等级的有关电气量和继电保护装置及断路器相关开关量的动作情况。

3.4 系统通信

本光伏电站至已建的 110kV光伏汇集站的通信采用光纤通信为主、备通信方式，光电路采用 SDH传输体制。通信信息包括调度电话；调度自动化的各类信息；生产管理电话及数据；继电保护及安全自动装置信息；其他需要传送的语音、电子邮件、图像、电子商务及多媒体信息等。

4 土建工程

建（构）筑物主要包括：生产楼综合楼、35kV配电装置室等。

光伏组件支架全部采用固定式支架，采用混凝灌注桩基础，支架与基础、支架间杆件以及支架与檩条之间的连接方式采用螺栓连接。

5 光伏电力消纳分析

本期光伏电力直接在察和特 110kV变电站消纳，目前该变电站现有主变容量为（1×40）MVA，本期光伏电力基本可在察和特变供电区内消纳，无需外送。若后续光伏进行扩建，一部分就地消纳，剩余部分将通过 110kV线路送往布克赛尔供电区其他负荷点处消纳。

6 社会效益及社会影响

光伏发电的优点是较少受地域限制；光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料及建设周期短的优点。它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。

本工程装机容量为 20MWp，发电系统25年的总发电量约为 65741万 kWh，年平均发电量 2630万 kWh，年等效利用小时数为 1289h。与相同发电量的火电相比，相当于每年可节约标煤 9205t（以平均标准煤煤耗为 350g/kW.h计），相应每年可减少多种大气污染物的排放，其中减少二氧化碳（CO2）约 2.41万 t，二氧化硫（SO2）约 78.24t，氮氧化物（NOx）约 68.12t。

光伏电站的建设替燃煤电厂的建设，可达到充分利用可再生能源、节约不可再生化石资源的目的，将大大减少对环境的污染，同时还可节约大量淡水资源，对改善大气环境有积极地作用。可见光伏电站建设对于当地的环境保护、减少大气污染具有积极地作用，并有明显的节能、环保和社会效益。太阳能利用前景广阔，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、环境和经济效益。

【参考文献】

光伏继电保护方式篇4

【关键词】：分布式电源并网；电网；影响

1、导言

分布式发电具有节能、发电方式灵活、就地消纳等特点，是集中供电模式的有益补充。并网运行是分布式供电较为常见的一种运行方式，对电网影响较大，需加强研究，减少负面影响，使其积极作用得到充分发挥。

2、分布式电源并网系统的含义

分布式电源并网系统主要是为了满足用电用户的需求，有效提高电网运行的经济性。通常分布式电源并网系统需要与环境友好兼容且就近用户，可以是所有用户周围环境友好型发电设备。再生能源和不可再生能源是分布式电源并网系统的主要能源类型，其中可再生能源并网系统可以对废能进行高效利用，进而产生电和热，例如利用废热、废气以及其他压差发电来实现能源循环利用。

3、分布式电源并网对电网的影响

3.1对继电保护形式的影响

以我国目前的电网状态分析，很大一部分电站以限时速断为保护电网安全的方式。而相当大比例的电站是单体放射结构，缺乏传输方向。虽然这种成熟的保护方式能促使电网线路正常工作，但是新的发电系统并进整个电网后，新的功率值会改变继电保护的反映数值，一个误读就会导致电网运行事故的发生，更不用说并入主电路后分线路一旦出现故障，对于分布式电站系统的正常运行也产生不良反应。

3.2对电网效益的影响

分布式电源的接入可能使电网的某些设备闲置或成为备用。如当分布式电源运行时，与配电系统相连的配电变压器和电缆线路常常因负荷小而轻载，导致配电系统部分设备成为相应的分布式电源的备用设备，从而使电网的成本增加，效益下降。而分布式电源由于规划布局不合理，中、低压供电线路长、覆盖面广，线路及产品和设备陈旧、老化，并网计量方式不当，装置配置不合理，管理、监督不利，易造成运行中损耗较大、经济效益低。

3.3对电能质量的影响

随着近些年来电力电子器件的快速发展，采用逆变器接入电网成为分布式电源接入电网的主要手段，相比传统的通过同步发电机、异步发电机接入电网，采用逆变器入网方式的电力系统受浪涌传播影响要大的多。分布式电源接入电网后，有可能改变原先系统潮流方向，使某些用户电压升高，也有可能影响电压降落补偿装置的测量，使补偿装置补偿电压未达到目标电压要求，从而使电压更低。那些由电力电子装置接入电网分布式发电系统会产生大量的谐波，严重影响电能质量，因此在安装分布式电源装置之前需要估算其产生的谐波多少，以安装相应的谐波过滤装置，保证电能质量。

3.4对调度实时运行、快速抢修业务的影响

增加电网调度与运行管理的复杂性.分布式光伏电站出力具有大的随机性，而用户自备分布式光伏电站一般皆根据用户自身需要安排出力，调度运行合理安排电网运行方式、确定最优网络运行结构难度加大。同时，分布式光伏的接入会影响电网的施工与检修维护工作。由于难以对“点多面广”的分布式光伏进行控制，且当前面临一个运行人员负责分布在不同地方的多个光伏电站运维情况，停电操作及时性难以保证，停电检修难度增加，降低抢修业务处置效率。

4、相关建议及对策分析

4.1规范管理制度

完善管理制度，规范并网运行流程.为应对分布式光伏并网后其波动性、间歇性对电网安全运行的不利影响、提高对分布式光伏电网的驾驭能力、服务规范好分布式光伏并网运行管理，需及时制定分布式光伏并网运行管理相关规定，对接入电网分布式光伏并网调度管理、运行管理、继电保护及安全自动装置管理、调度自动化管理、检修管理等环节进行统一规范，加快分布式光伏并网步伐，推动新能源产业发展。完善技术规定，提升分布式能源并网安全水平。对不同种类分布式光伏发电的技术原理、标准和规范等的研究和学习，制定分布式光伏接入电网继电保护配置、制定相关可操作性强的技术规范等，为分布式光伏和电网安全运行提供技术支。

4.2控制电压波动

操作者可调节有载调压变压器的分接头，从而降低分布式光伏电源造成的电压波动。但当电网末端电压存在越限状态时，这一操作并不能达到有效处理程度。另外，若对有载调压变压器的抽头频繁调节，可能会影响到抽头的运行寿命以及控制效果。相关研究者在数据计算中发现，要想降低变压器抽头的调节次数，可采用无功优化运行方案，通过对光照及负荷强度的预测实现对最大功率点的反馈与跟踪，达到对无功电源的优化与协调。

4.3重视监控并升级软件

新技术的使用由于其并网的负面影响需要有效控制，所以有效的监控环境是必不可少的。所接入的电网由于单体结构较简单，电网信息的收集也十分容易。但是分布式电站的接入使得电网变得复杂，问题出现的可能性增加。相应地需要监控的内容也增加了不少，需要协调的情况也会变多。不仅是电网反映的信息复杂多变，而且由于电网的电流流向可能因为不同分布式电站的接入以及其电能的流向有进有出，变为了双向电流。这就使得电能的计量变得更加复杂，整个计量系统都需要改进。

结论

总之，随着分布式光伏并网数量的增加，分布式光伏并网对配网接线方式等的影响逐渐显现，分析研究得出分布式光伏并网导致配网接线方式的复杂化，增加了电网运行调度指挥难度，不利于负荷准确预测影响电网安全。应从网源协同的角度出发，加强规划引领、规范管理制度、借力科技创新、重视经验积累和开展试点探索，减少分布式光伏并网后的不利影响，从而实现分布式光伏项目和电网的安全稳定运行。

【参考文献】：

[1]韦钢，吴伟力，胡丹云，李智华.分布式电源及其并网时对电网的影响[J].高电压技术，2014，01：36-40.

光伏继电保护方式篇5

【关键词】分布式光伏；光伏组件；光伏设计和安装；

Abstract： the distributed photovoltaic power generation system is a way of using new energy， in this paper， the principle and function of distributed photovoltaic system were analyzed. And the actual building design essentials and a brief introduction to the installation requirements. Relying on the national latest preferential policies to solve the problem of low our country rural area electricity to power your.

Key words： distributed photovoltaic （pv）； Photovoltaic modules； Photovoltaic （pv） design and installation；

1、分布式光伏基本概念

1.1 分布式光伏发电定义

分布式光伏发电系统是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。与建筑结合的光伏并网发电是当前分布式光伏发电重要的应用形式，技术进展很快，主要表现在建筑光伏的电气设计方面和与建筑结合的安装方式。

1.2 分布式光伏发电特点

一是输出功率相对较小，具有间歇性。传统的集中式电站动辄几十万千瓦，甚至几百万千瓦，规模化的应用提高了其经济性。光伏发电的模块化设计，决定了其规模可大可小，可根据场地的要求调整光伏系统的容量。一般而言，一个分布式光伏发电项目的容量在数千千瓦以内。与集中式电站不同，光伏电站的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。

二是污染小，环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。但是，需要重视分布式光伏与周边城市环境的协调发展，在利用清洁能源的时候，考虑民众对城市环境美感的关切。

三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。分布式光伏发电在白天出力最高，正好在这个时段人们对电力的需求最大。但是，分布式光伏发电的能量密度相对较低，每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦，再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积的限制，因此分布式光伏发电不能从根本上解决用电紧张问题。

2、分布式建筑光伏组成

分布式光伏发电系统属于分类中并网光伏发电系统中的与建筑结合的光伏发电系统，系统的基本设备包括光伏组件、控制器、逆变器、储能装置、配电保护装置等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。

2.1光伏组件

光伏组件是具有封装及内部联结的、能单独提供直流电流输出的、最小不可分割的光伏电池组合装置。将若干太阳能电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵（阵列），在配上适当的支架及接线盒组成太阳能电池组件。

2.2控制器

有些光伏系统如景观系统，微网系统等需要一定的存储设备，如蓄电池。控制器的主要作用是控制蓄电池的充放电， 控制器应具有如下一些功能：信号检测、蓄电池最优充电控制、蓄电池放电管理、设备保护、故障诊断定位、运行状态指示。

2.3逆变器

逆变器的工作原理与整流器恰好相反，它的功能是将直流电转换为交流电，为“逆向”的整流过程，因此称为“逆变”。光伏阵列所发的电能为直流电能，然而许多负载需要交流电能，如变压器和电机等。直流供电系统有很大的局限性，不便于变换电压，负载应用范围也有限。除特殊用电负荷外，均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。逆变器除了能将直流电能变换为交流电能外，还具有自动稳压的功能，可以改光伏发电系统的供电质量。

并网逆变器对于整个系统正常工作具有重要的地位，光伏系统需根据系统容量相应配置一定容量的并网逆变器。逆变器的故障率一定程度上决定整个系统的故障率，且并入电网的电能质量（谐波、电压偏差、电压波动和闪变和电压不平衡度等）基本上由逆变器的输出决定，因此需要选择可靠性高，保护功能强，无谐波污染等逆变器。

2.4储能装置

蓄电池是将电能转换为化学能贮存起来，需要时再把化学转变为电能的一种贮能装置。太阳能光伏发电系统配套使用的蓄电池的功能，是贮存太阳能电池方阵受光照时所发出电能并可随时向负载供电。目前常用的蓄电池有普通或胶体铅酸蓄电池和铁锂蓄电池。

2.5 配电保护装置

光伏并网系统作为电力系统的一部分需要接入保护装置，一般装在直流配电柜和交流配电柜中。保护装置一方面对光伏发电系统保护，防止孤岛效应等发生；另一方面需要安装继电保护装置，防止线路事故或是功率失稳。并网保护装置中一个重要的设备是逆变器。光伏系统除了在逆变器中设置有并网保护装置外，在光伏系统输出和并网点之间须增设另一套并网保护装置（置于交流配电柜中）作后备保护，以保证在光伏逆变系统发生异常的时候，光伏系统不对电网产生较大的不良影响，还可以保证在电网发生故障的时候，电网不对光伏系统产生损坏。常用的并网保护功能有低电压保护、过电压保护、低频率保护、过频率保护、过电流保护、短路、电网异常等故障保护及告警功能；并有孤岛监控检测保护功能

2.6 监测设备

光伏系统需要一套计算机监测、显示、通讯系统。

监测包括对太阳能发电状态的监测，如系统输入（直流）电压、电流，输出（交流）电压、电流、功率，实时发电量，累计发电量等，同时还监测系统的故障状态，如保护电流、电压等。被监测的量还包括环境参数，如太阳辐射量、环境温度、风向风力等，这需要一套环境监测仪。

环境检测仪由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。

3、建筑光伏的设计和安装

3.1分布式建筑光伏系统设计一般规定

太阳能光伏系统总的设计原则是：使光伏系统满足负载供电合理的可靠性同时，又有最佳的经济性；应该在太阳能资源丰富的地区建设。

3.1.1光伏建筑设计应根据建设地点的地理、气候条件，确定建筑的布局、朝向、间距、群体组合和空间环境，满足光伏系统设计和安装的技术要求。光伏建筑单体或建筑群体的主要朝向宜为南向。光伏建筑一体化是光伏系统依赖或依附于建筑的一种新能源利用形式，其主体是建筑，客体是光伏系统。因此，分布式光伏系统设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则。

3.1.2应考虑光伏组件类型、安装位置、安装方式对发电效益的影响，并应为光伏系统的安装、使用、维护、保养等提供必要的空间和承载条件。光伏组件设计不应跨越建筑变形缝。

3.1.3建筑体型及空间组合应为光伏组件接收更多的太阳光创造条件。光伏组件的安装部位应避免受自身或建筑本体的遮挡，并宜满足光伏组件冬至日全天有6h以上建筑日照时数的要求。

3.1.5光伏组件的构造及其安装应考虑通风降温措施，光伏电池的最高温度不应高于85℃。

3.1.6光伏系统的控制机房宜采用自然通风，当不具备条件时应采取机械通风措施。

3.2分布式建筑光伏系统的安装

3.2.1由于光伏系统是靠接收太阳光发电的，故一座建筑可安装光伏系统的位置就很有限，一般只有屋顶和南立面适合安装太阳能电池板，建筑东西立面也可以适量安装。

3.2.2坡屋顶上顺坡安装；这种安装方式有它的优势，依屋顶坡度平行安装，节省支架用材，节省安装面积，减小风压，并可在屋顶形成一层保温层。

3.2.3在平屋顶上以固定倾角安装，这种方式可以根据建筑所在地区的纬度采用全年可最大限度获取太阳能以获得最大发电量的角度。

3.2.4对于钢筋混凝土结构的平屋顶，当采用固定倾角安装时有2种选择，如果附加光伏系统满足房屋的承重要求，可以采用不破坏屋面的防水保温结构，用压重的方式保证光伏阵列安装的稳定。

3.2.5如果原建筑设计屋面承重余量不大，则可采用植筋方式，将光伏方阵支架基础与房屋主结构连接，这种方式要注意做好植筋后屋面的防水保温工作。

3.2.6如果是钢结构厂房，彩钢屋顶，目前支架与屋面连接一般采用特殊夹具。

车棚、凉棚可根据建筑形态进行设计，一般采用钢结构。

4、总结

依托国家颁布《关于分布式光伏发电项目管理暂行办法的通知》国能新能[2013]433号和：第二条 分布式光伏发电是指在用户所在场地或附近建设运行，以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。使得分布式光伏发电的发展，首先将带来系统集成产业的兴起，其次，对于电网广域监控系统和微功率调度系统将有一个很大的促进。这是直接的产业辐射，而随着越来越多的建筑具有自发电功能，存储能源的使用，以及光伏光热一体化，建筑节能设施，将随后兴起。在屋顶的分布式光伏发电达到一定的比例的时候，将形成节点式、横向、市际的能源基础设施，以及由此形成的市场，会促进人们许多新的工作方式和生活方式的形成。其影响将远远大于互联网给人们带来的变化。

我国还有部分地区没有送上电。在已经送上电的农村，还有许多家庭因为收入低，仅有的电器是电灯和电视，他们晚上天一黑就睡觉，只为了节省一些电费。如果采用光伏分布式发电，能够让那些现在用不起电的人都能够享受哪怕是最基本的电力设施可以提供的便利，如现代化的学校、医院、健康护理、食品和公共卫生、就业以及计算机技术等，那我们的国家将会发生巨大的变化。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》JGJ-203-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010-5.

[2]梁有伟，胡志坚，陈允平. 分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J]. 电网技术，2003，27（12）：71-75.

光伏继电保护方式篇6

关键词：光伏发电；低电压穿越；静止无功发生器

近年来，随着新能源行业的日渐兴起，光伏发电能源俨然已成为新能源行业的巨头，光伏电站的安全运行也成为维持电网稳定的一个重要因素，电站的站内保护也经过多年的实践有了一套比较完善的标准，像是逆变器的防孤岛保护、低电压穿越，以及站内的静止无功发生装置都成为光伏电站必不可少的配置，光伏发电流程也是比较成熟的，本文主要是依据作者本人在光伏电站从事基建、调试，以及运维的过程中，发现的一些保护配置方面存在的问题做一个简单的分析，希望能有助于光伏产业的日后发展。

1 光伏发电系统站内保护配置

1.1 逆变器的保护

低电压穿越功能是指当电网电压跌落时并网逆变器能够正常并网一段时间， “穿越”这个低电压时间（区域）直到电网恢复正常；孤岛效应保护是指当电网断电时并网逆变器应立即停止并网发电，保护时间不超过0.2秒。可以看出，孤岛效应保护与低电压穿越是相互矛盾的，两种功能不能同时并存，需要根据电站规模和要求进行选择，一般原则如下：

对于小型光伏电站，并网逆变器在电网中所占的容量较小，对电网的影响较小，在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响，所以应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，即此时并网逆变器应选择孤岛效应保护功能。 ？

对于大中型光伏电站，并网逆变器在电网中所占的容量较大，对电网的影响较大，在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响，所以应具备一定的低电压穿越能力，即此时并网逆变器应选择低电压穿越功能。

对于目前大多数光伏并网发电系统来说，逆变器所配置的都是低电压穿越。大型和中型光伏电站的低电压耐受能力要求 为了实现并网逆变器的低电压穿越功能，并网逆变器需要采用新的软件控制算法，软件控制算法需实时监测电网，并判断电网是否发生电压跌落。

1.2 静止无功发生装置

并网逆变器正常情况下只能向电网输送有功，要是所有光伏电站都只向电网输送有功的话，电网电压必定会很难调节到一个稳定的值上面，造成电网电压波动大，影响到电网的安全，因此，光伏电站必须引入静止无功发生装置来产生无功功率从而调节系统电压。

静止无功发生装置采用可关断电力电子器件组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源形补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。

电压源型逆变器包含直流电容和逆变桥两个部分，其中逆变桥由可关断的半导体器件IGBT组成工作中，通过调节逆变桥中IGBT器件的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，因此，整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统实时提高功率因数运行。

1.3 接地变及消弧线圈

光伏发电系统电压等级往往在35kv及以下，所以一般不采用中性点接地的方式，一般都是在站内配置接地变及消弧线圈，中性点经消弧线圈接地来保障系统的安全。

消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，故障点流过电容电流，消弧线圈提供电感电流进行补偿，使故障点电流降至10A以下，有利于防止弧光过零后重燃，达到灭弧的目的，降低高幅值过电压出现的几率，防止事故进一步扩大。

当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效的抑制过电压的辐值，同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。从发挥消弧线圈的作用上来看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调至谐振点上。但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。除此之外，电网的各种操作都可能产生危险的过电压，所以电网正常运行时，或发生单相接地故障以外的其它故障时，小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。

1.4 光纤纵差保护

光纤作为继电保护的通道介质，具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点。而流差动保护原理简单，不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式的影响，差动保护本身具有选相能力，保护动作速度快，最适合作为主保护。近年来，光纤技术、DSP技术、通信技术、继电保护技术的迅速发展为光纤电流差动保护的应用提供了机遇。

光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点，是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道，保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。

2 光伏发电系统保护配置存在的问题

据本人在光伏电站从事运维的角度来看，并网光伏发电系统在逆变器，母线及出线方面的保护配置都是比较完善的，但有的方面还是具有一些不太合理的地方，具体如下：

a、光伏电站发电流程是太阳能板件通过汇流箱、直流配电柜等装置汇集到一起再送至逆变器，逆变器将直流逆变成交流再送至升压变将电压升高再送至电网。其中，在升压变上的保护就有点薄弱了，一般光伏电站的升压变容量都不会特别大，大概在1000kVA左右，所以大都为干式变压器及小型的油浸式变压器，这种变压器不带有电压互感器及电流互感器，所以在保护配置上也不存在电量保护，所具有的只是温度保护及三相高压熔断器，这比起电量保护可靠性也大大降低了。

b、光伏电站中开关柜不存在电压保护，电站开关柜保护只配有一、二段过流保护，低周、高周保护，母线PT的二次出现只接有测量和计量两对绕组，而PT的保护量直接接入了故障解列装置，一旦故障解列装置检测到PT断线或是低压，不管是哪条进线发生故障，必定是跳出线开关柜，这样就极大的扩大了事故范围，因此给每条进线开关柜引入一个电压量保护还是非常有必要的。

c、静止无功发生装置对电网的调节，光伏并网发电系统一般都是由逆变器自主实现自动并网和自动退网的，当光照达到一定强度，电压、电流值达到逆变器并网的条件时，逆变器便会自行并网，反之，当电压降低到一定范围时逆变器又会自动退网，这一整个过程都不需要人为控制的。而当一个电网有很多光伏发电系统接入时，在每天的清晨和半晚所有的光伏电站都在并网和退网的过程，并且因为光照强度忽强忽弱，所以大多数时候逆变器都不是一次就能并上。

光伏继电保护方式篇7

【关键词】分布式光伏;监控系统

随着新能源在国内市场的大规模开发和利用，光伏发电技术已经逐步趋于成熟和完善，如何对分布式光伏发电站实现高效的监控，满足光伏发电入网的需求，提高电站运行的稳定性和可靠性，是摆在我们业主面前急需解决的问题。分布式光伏发电站集中监控系统应遵循安全可靠、技术先进适度超前、经济合理、符合国情的原则，满足电力系统自动化总体规划要求，且充分考虑光伏发电技术的发展需求，对提高分布式光伏发电站的运行管理效率，提升生产运行管理水平，降低生产运行和设备维护成本有着重大的意义。

1 系统构成

分布式光伏发电站集中监控系统采用开放式分层分布系统结构，由站控层、

网络层和间隔层三部分组成。站控层为整个光伏电站设备监视、测量、控制、管理的中心，由监控系统主机兼操作员站和各种功能站构成，间隔层由计算机网络连接的若干监控子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔设备的就地监控功能。

1.1 站控层

分布式光伏发电站集中监控系统的监控主站层设备采用分布式、开放式的设计和高性能的计算机硬件平台，运行人员通过站控层实现对接入各个光伏发电单元的集中状态监视和控制、保护信息记录与分析等功能，并对异常情况及时进行报警，保证系统安全运行。

站控层由系统服务器、后台应用软件系统、打印机、对时设备、音响报警装置等组成。

1.2 网络层

分分布式光伏发电站集中监控系统的网络层主要包括网络连接装置、光/电转换器、接口设备、网络安全设备和网络连线、电缆、光缆等，用于多种继电保护装置及其它智能设备与当地监控、保护信息管理装置等通信，并采集开关设备位置、工作状态等信息，对开关实施分合控制。

1.3 间隔层

间隔层测控装置包括控制单元、I/O单元、网络部件和微机保护通讯接口单元等，并设置必要的人机接口设备，间隔层的测控装置具有良好的电磁兼容性能，较强的抗电磁干扰能力，低功耗，较宽的工作温度范围，在脱离站控层时可独立承担本间隔的全部监控任务，任何一个间隔设备故障不影响其它间隔设备的正常工作。

2 系统功能

分布式光伏发电站集中监控系统实现对光伏发电站可靠、合理、完善的控制、信号、测量、等功能，并具备遥测、遥信、遥调、遥控全部的远动功能和时钟同步功能，具有与调度通信中心交换信息的能力。

2.1 数据采集

智能通讯终端负责采集设备实时信息，信息类型分为环境参数、模拟量、状态量。环境参数包括主要包括日照强度（平面和垂直）、风速、风向、室外温度、室内温度和电池板温度等参量;模拟量包括电压、电流及功率等电气模拟量;状态量包括开关状态、事故跳闸信号、保护动作信号、异常信号。

2.2 数据库的建立与维护

监控系统建立实时数据库，存储并不断更新来自I/O单元及通信接口的全部实时数据;建立历史数据库，存储并定期更新需要保存的历史数据和运行报表数据。数据库应有极高的安全性，所有经采集的数据均不能修改，数据库应能在线维护，或离线生成数据库。

2.3 控制操作

控制各电气间隔的断路器、电动隔离刀闸的分闸/合闸操作。控制调节方式按照集控中心（调度端）、站控层、间隔层、设备级的分层操作原则设计。在任何一层操作时，其它操作层均应处于闭锁状态。操作方式应实时传至集控中心（调度端）。

2.4 报警处理

监控系统具有事故报警和预告报警功能。事故报警包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号;预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限等。报警处理分类、分层进行，便于查阅、检索。报警输出信息直观、醒目，并伴有声、光报警。

2.5 在线计算及制表

监控系统对所采集的各种电气量的原始数据进行工程计算。应对变电站运行的常规参数进行统计计算，对主要设备的运行状况进行统计计算，对自动控制方案进行优化计算等。计算结果应可以处理和显示。

2.6 时钟同步

系统采用GPS标准时钟对时，同时具备通过远动通信设备接收调度时钟同步的功能，对时误差不大于1ms。

2.7 功率预测

以实时功率、测光数据和云况图等数据为基础，滚动预测光伏电站功率、功率变化率运行趋势。对每个光伏阵列的实际功率曲线进行自动绘制，并与光伏组件厂家提供的标准曲线作对比，充分挖掘光伏电站潜力，提高满负荷率。把预测光伏电站功率以曲线的形式在曲线管理里面进行展示。

2.8 系统管理

系统管理功能基于继电保护等方面的基本应用理论、运行规则以及设备或系统的实时运行状况等大量信息进行综合分析判断，实现运行操作指导、事故记录检索、在线设备管理及运行人员培训、软件开发等功能。

2.9 系统自诊断与自恢复

系统具有在线自诊断功能，对系统的软、硬件（包括各个通信接口）运行状态进行诊断，发现异常，发出报警信号。系统在软件死锁、硬件出错或电源掉电时，能够自动保护实时数据库。在故障排除后，能够重新启动并自动恢复正常的运行。

3 系统应用场景

系统结构配置灵活，可以满足各种条件的需求。提供丰富的通信接口，实现与地调的通信，上传数据给调度中心，并接受地调的管理及功率控制和电压调节。监控系统通过用外网把将数据上传至集团/企业数据中心，在满足《可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术导则》的具体协议格式和发送数据格式的情况下，将本光伏发电系统的相关运行数据上传至国家可再生能源数据中心。

4 结论

分布式光伏发电站集中监控系统可以实时监控光伏并网电站的运行状态，并存储信息，包括环境参数、并网电压电流、当日发电量、总发电量、电站管理等，也为日后对电站的运行性能进行评价提供了准确可靠的依据，对分布式光伏发电站的发展具有重要的意义。

光伏继电保护方式篇8

关键词：分布式发电；配电网；继电保护

中图分类号：TM421 文献标识码：A

1、前言

目前，全球的供电系统大多是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。而电网故障产生的扰动引发了大面积的停电甚至全网崩溃，使其其已不能满足公众社会对能源与电力供应质量和可靠性的要求。

随着社会的发展，大电网与分布式发电相结合的发电模式，被许多发达国家广泛应用，该模式能够节省投资、降低能耗、提高系统安全性和灵活性。当前，多个分布式发电并网运行的情况越来越多，但是，鉴于分布式发电的容量较小，需要通过配电网才能接入到电力系统中，而当其接入到配电网之后，会对配电网的结构以及配电网中断路电流的大小以及分布等产生影响。继电保护装置是电力系统中的重要设备，在保证电力系统安全和稳定运行方面发挥着重要的作用，而分布式发电的并网运行，无法避免的会对配电网继电保护产生影响，本文就对其节能型探讨。

2、分布式发电概述

2.1 分布式发电的概念

分布式发电简称为DG，指的是在使用人员现场或比较接近用电场所的位置放置小型的发电机组（发电机组的功率小于3×107W）用来保证某些特殊用户的要求，对配电网系统的经济运转起着支持的作用。这些较小的发电机组主要由燃料电池、小型的光伏发电设备、小型的风力发电设备构成，或使用燃气轮机同燃料电池共同组合。由于其设备距离用户的位置比较近，从而就增强了其使用的可靠性及供电的稳定性，提高了供电质量，保证了用户供电安全。

2.2 分布式发电的优点

分布式发电系统的优点在于它包含了当地较为容易获取的可再生能源和石化类燃料，提高了能源的利用效率。

①在分布式发电系统中的发电站都是独立的，用户可以进行单独操作，因此，不会出现大范围的停电情况，稳定性能可靠；

②当出现意外时可以继续保持供电，为电路提供补充，对大范围电网的安全有着较好的弥补作用；

③对供电范围内的供电质量及性能进行监管，为环保工作减轻负担；

④损耗较低，不需要建设配电站，进而降低供电成本，减少资金投入；

⑤可以良好的适应各种特殊需求，操作方便、快捷，有助于全自动化的实施与推行。

3、分布式发电的主要类型

3.1 太阳能光伏电池发电技术

太阳能光伏电池发电技术是通过半导体材料产生的光电效应，将太阳能直接转化为电能。太阳能光伏电池发电技术无污染、不耗材、规模灵活、安全稳定、维护方便等。当前，大部分太阳能电池采用的都是半导体器件，通过光伏效应将太阳能转化成为电能，但是，实际应用中的光伏电池转换效率较低，发电效率仅能达到6～19%。但是，太阳能不稳定、电效率低、成本高，这就会给配电网继电保护工作造成影响。

3.2 风力发电技术

风力发电技术实质上是将风能转换为电能进行发电的技术，同时也是一种清洁能源，是目前电力新能源开发中规模较大、技术较成熟的发电方式，风力发电技术的输出功率是根据风能决定的，具有一定的商业发展价值，发电效率能达到25%左右。

然而，风能资源丰富的地区人口稀少、负荷量小、电网结构薄弱，再加上其本身是不可控的能源，风速的不稳定性使得风电机组发电量具有较大的波动性和间歇性，增加了风力发电调度的难度； 同时，风电机组输出功率的波动性，造成电压偏差、波动、闪变等现象，对电网电能质量影响严重；另外，大规模的风力发电电量注入电网，会影响电网暂态稳定性和频率稳定性。上述几种情况都会对配电网继电保护带来不利影响。

3.3 燃料电池发电技术

燃料电池发电技术的燃料是燃料在催化剂的作用下与相应的氧化剂结合产生化学反应进行发电，其实质是利用化学能进行发电。燃料的种类也是多种多样的，虽然燃料电池在发电过程中会造成热能损失，但相关实验证明，燃料电池发电技术在室温条件下的转化效率能够达到40～85%左右。

4、分布式发电对配电网继电保护的影响

国目前运行的配电网主要是按照无源配电网进行设计和运行的，当配电系统中接入大量的分布式电源后，将会对配电系统的结构和运行产生巨大的影响，主要表现在以下几个方面：

4.1 对电能质量的影响

①分布式电源是由用户进行控制的，对分布式电源的启动和停止也是根据实际用户的需要来决定的，频繁操作有可能使得配电网的电源发生波动，导致配电线路上的电量负荷变化增大，由此进一步加大了电压调整的难度，甚至引起配电网电压超标的现象出现。

②电能质量的降低是由于谐波、瞬态、扰动和电压凹陷引起的电压偏离造成的，电能质量与分布式发电系统中的各种问题都有一定的相关性，尽管电能质量出现问题不会对社会居民造成太大影响，但是对于工业生产企业来说，有时候会造成灾难性影响。

③电能的丢失和衰落都会导致工业生产企业的控制终端重新启动，一旦出现这样的情况，造成的损失是不可估量的。

④分布式发电由于其间歇式、波动性易引起电压偏差、电压波动和闪变等问题。

⑤除此之外，电力电子型的分布式电源还容易引起谐波污染

4.2 对供电可靠性的影响

当电力系统停电的时候，部分布式电源就会停止，或者对分布式电源进行供给的辅助电源将停止工作，同时分布式电源也会停止运行，这些现象都会对系统的可靠性造成一定影响。分布式电源安装地点不适当、连接方式不正确等，会使配电网系统的可靠性降低。当分布式电源与配电网的继电保护系统不能很好地配合的时候，还会造成继电保护系统的误动作，使得系统的可靠性降低。

4.3 对电网安全运行的影响

分布式电源大量接入配电网络，配电网络就从原本无源电网变成了有源电网，从而变得更加复杂，分布式电源不仅对电网安全产生影响，更直接对用电客户和配电运维人员的生命安全产生影响，特别是分布式光伏发电并网产生的孤岛效应。所谓孤岛效应，指的是并入公共电网的光伏发电装置，在电网断电的情况下，发电装置不能检测到或根本没有相应的检测手段，仍然向公共电网发送电能。

传统的配电检修，在电网断开电源后，采取相应的安全措施后就可以安全的进行检修工作，由于并入分布式电源的有源电网存在孤岛效应，就会增加对电力维修人员生命安全危害的几率。

孤岛效应的存在，在电网供电恢复时会因为电压相位不同步会出现涌浪电流，还可能会引起再次跳闸或对发电系统、客户装置、供电系统造成损坏。

4.4 对电网运行效率的影响

旋转电机类型的分布式电源接入会导致配电网络短路电流上升，造成现有电网继电保护和开关设备的大面积更新改造，增大电网的投资。同时由于大量的间歇式分布式电源的接入，使得配网设备负载率大大降低，配电网的单位负荷和单位电量的供电成本增加，对电网企业的收益产生极大影响，降低配电网资产投资回报率。

4.5 对继电保护的影响

当前，配电网中的继电保护系统和装置是已经配备完成，不会因为安装了新的分布式电源而进行大量改动，这就要求分布式电源必须能够与继电保护系统相互配合。如果配电网的继电保护系统具有重合闸功能，配电网系统出现故障，必须早于重合时间对分布式电源进行切断，否则会由于电弧的重新燃烧导致重合闸失败。当分布式电源的功率注入到配电网当中时，会造成继电保护区域的面积缩小，对其正常工作造成一定影响。

如果配电网的继电器的方向敏感性能不佳，当并联电路上的分支出现故障时，安装分布式电源的分支上的继电器会出现误动情况，使得没有出现故障的分支失去主电源。

5 结语

尽管我国目前的电力供电系统仍采用集中式大范围电网，但从从今后的发展方向来看，分布式发电在不久的将来的应用一定会越来越广泛。

参考文献：

光伏继电保护方式篇9

【关键词】单相光伏并网逆变器 光伏发电 系统设计

当前人类对电力能源的需求量愈来愈大，对电力能源的问题进行解决就成了重要的内容，在光伏发电这一重要的新能源发展过程中就成了发展的亮点。太阳能光伏发电系统的运行方式能够分为离网运行以及并网运行两个重要的类型，并网型的太阳能光伏发电系统又能够分为集中式大型并网光伏系统以及分散式小型并网光伏系统。通过对单相光伏并网逆变器进行理论研究对实际的系统操作运行效率提升就有着指导意义。

1 光伏并网系统结构及单相并网逆变器并网控制方法

1.1 光伏并网系统结构分析

光伏并网系统的结构方面其主要是通过并网逆变器以及光伏阵列等继电保护装置所构成，并网逆变器主要是把光伏电池所发的电能逆变成正弦电流并入到电网当中，而电压型的逆变器则是通过电力电子开关器件连接电感所构成，并且是通过脉宽调制形式来向电网进行送电的。其中的光伏列阵构成要素则是在并网系统当中比较重要的部件，主要就是把光能转换成电能；除此之外还有控制器以及继电保护装置，前者是光伏发电系统的核心部件，控制器主要是对光伏电池最大功率点跟踪控制，保证电能间的平衡，而后者则是对光伏系统以及电力网安全性的保证。

1.2 单相并网逆变器并网控制方法探究

为能够将并网逆变器的性能得到有效提升，对并网控制的方法主要就是电流跟踪控制方法，在这一方法中的电流滞环控制法是较为常用的。在电流滞环控制方法的原理上主要就是把实际电流信号和所需给定指令电流信号加以比较，如果是输出电流处在正弦波上半周期电流信号比滞环电流限定上限大，就可通过T2、T3管进行导通，这样就能够使得电流信号由此而减小。滞环电流的控制系统主要就是双闭环结构，其外环是直流电压控制环，而内环则是交流电流控制环，滞环电流控制核心就是通过电流差值进行控制开关管的占空比，所以在实时性方面就能够有讲好的呈现。

再有就是固定开关频率法，这一控制方法主要是将所给定正弦参考电流信号和实测电流信号进行比较，在得到的误差经过电流控制器进行处理之后和固定频率三角波信号实施比对，产生谐波的频率在固定开关频率控制作用下是固定的，可通过设计对某频段滤波器使其频段谐波能够最大化衰减，这一方法功率管开关的消耗也相对较少。虽然这一控制方法有着一定的缺陷但经过优化就能够解决实际的问题，主要是在之前的基础上进行添加电压前馈，从而来让电流无差时保持输出的状态，最终产生所需要的信号。

2 系统总体设计方法及单相光伏并网逆变器控制策略

2.1 系统总体设计方法分析

对系统的总体设计过程中要能够从多方面进行考虑，首先在并网逆变器的选择过程中要能重视，按照逆变器主电路拓扑结构的分类就有全桥逆变器以及半桥逆变器等，推挽式的逆变器拓扑的结构是通过两个共负极功率开关元件和单个初级带有中心抽头升压变压器所构成，在结构上相对比较简单化，这一类型逆变器主要是适用于直流母线电压相对比较低的场合。另外在并网逆变器回路方式上主要有高频变压器绝缘方式以及工频变压器绝缘方式等，以工频变压器绝缘方式为例进行说明，其自身有着较好的抗雷击以及对尖波消除良好性能，同时在电路方面也相对比较简单化，变换也只有一级所以有着很高的效率。

此次的方案设计主要就是通过无变压器两级结构，在前级DC/DC变换器方面能够有多种形式可供选择，在考虑到输入电压较低的基础上，倘若是采取半桥式那么在开关管的电流方面就会随之而增大，在输出的电压上就会相对比较低。所以通过BOOST形式的升压电路就有着较好的效果，其能够根据电网电压大小在不同天气条件下来输入电压达到适合的水平，系统能够保障并网逆变器输出正弦电流和电网相同电压同频同相。

2.2 单相光伏并网逆变器控制策略

对单相光伏并网逆变器的控制要能够按照相应的策略进行实施，首先在并网逆变器控制目标方面要能够明确化，控制逆变电路输出的交流电流为稳定的高质量的正弦波，还要能够和电网电压同频同相。在并网逆变器控制方式上并网系统要求在逆变器输出侧实现功率因数为1，波形为正弦波，在输出的电流和网压同频同相，此次所采用的是正弦脉宽调制（称SPWM）方式，通过控制开关管Tl―T4的导通或关断的时间，实现能量从逆变器向电网传送，巨交流输出侧的功率因数为1。

另外就是通过对正弦脉宽调制技术方面，在三角波和正弦波相交过程中，可通过交点进行对开关通断进行有效控制，这样就能获取等幅脉冲成正比于正弦曲线函数值的矩形波，在实际的调制方式上主要就是双电压极性调制以及单电压极性调制。单极性调制主要是4个开关管采取4个不同信号控制，单极性调制优点就是谐波的分量相对比较小比较容易消除，所以在开关管方面受到到的开关应力也就相应比较小。要想能够成功的实现并网就要通过电流型PWM的控制方法进行实现。

3 结语

综上所述，对单相光伏并网逆变器的分析探究还有诸多的层面没有涉及，逆变器作为是光伏并网发电系统及电网接口的主要设备，在控制技术方面也愈来愈重要。当前对其理论的研究为实践操作发展能够提供理论支持，由于本文的篇幅限制不能进一步深化探究，希望此次理论研究能起到抛砖引玉的作用。

参考文献

[1]李育强，王维庆，晁勤，宋国兵.光伏接入配电网线路故障特征及保护方案的研究[J].可再生能源，2015（05）.

[2]魏巍，高丙团，汤奕，朱凌志.高海拔地区光储发电系统的建模与仿真[J].计算机仿真.2015（03）.

[3]杜道昶，田丽，赵明敏，包伟，陈勇.新型高增益Boost变换器设计[J].陕西理工学院学报（自然科学版）.2015（01）.

[4]冯江霞，梁军，冯益坤.基于风电功率min级分量波动特性的风电场储能容量优化计算[J].电力系统保护与控制. 2015（03）.

作者简介

倪柳柳（1991-），男，江苏省人。现在空军预警学院硕士研究生在读。研究方向为光伏并网逆变器研究。

光伏继电保护方式篇10

1.1保护方案1

根据光伏电源接人的位置将馈线2分成2个区域：光伏电源上游区域．由线路AB和BC组成；光伏电源下游区域．由线路CD和加组成。上游区域加装断路器5和保护装置5．下游区域需加装断路器3和保护装置3为了能在发生故障时较快地切除故障．以减小短路对光伏电源的破坏，引入反时限过电流保护。该保护克服了短路点越靠近电源．保护动作时间越长的缺点。整定原则：在最大运行方式下，下一级线路出口短路时．上一级保护的动作时限要比下一级保护高一个时间阶梯，保证其他运行方式下保护动作时限均能满足选择性要求。．点发生短路，保护4整定为瞬时动作，保护3动作时限比保护4高出一个时间阶梯。当光伏电源输出功率变小或退出运行时，保护3和保护4能够可靠配合。点短路时．保护2的动作时限比保护3高出一个时间阶梯出．

当光伏电源接人以后．保护2和保护3能够满足选择性要求。保护1处的反时限保护，按照相同方法与保护2进行时限上的配合。当系统和光伏电源同时存在时，在保护1、2、5处加装功率方向元件．保证各保护之间动作的选择性。保护安装地点附近正方向发生三相短路．由于母线电压降低至零．方向元件失去判别依据．导致保护拒动，方向电流保护存在动作的“死区”。因此，在光伏电源上游区域保护1和5处配置方向比较式纵联保护，它可以快速地切除保护范围内部的各种故障。考虑到光伏电源上游区域发生故障时．光伏电源输出功率较小或已退出运行．导致方向比较式纵联保护5处方向元件灵敏度不足．在保护5处配置弱馈保护。在保护1和5处设置重合闸功能．采用重合闸前加速保护方式．利用重合闸提供的条件加速切除故障。如果光伏电源上游区域故障是瞬时性的．重合闸动作之后就恢复供电：如果故障是永久性的，故障由过电流保护1或2有选择性地切除。保护l配置一般重合闸．保护5的重合闸功能在保护1判定为瞬时性故障时由保护1来启动．此时光伏电源存在，保护5重合闸需检同期。对于馈线1．按照传统的重合闸前加速或后加速方式的电流保护进行配置。保护动作行为：光伏电源上游区域内任一点发生故障时．方向比较式纵联保护两侧的方向元件判断为正方向．认为发生了区内故障．可靠动作断开保护l处和保护5处的断路器。随后保护1处断路器快速重合，如果是瞬时性故障，重合后故障消失。接着保护5处断路器重合．恢复对整条馈线的供电。如果是永久性故障，由保护1处和保护2处的反时限过电流保护选择性动作切除故障。光伏电源输出功率变小或退出运行，导致保护5处的方向元件灵敏度降低，由于保护5处装设了弱馈保护．可保证弱电源侧可靠动作。

当光伏电源下游区域内发生故障时，以重合闸前加速方式为例．首先保护3处的电流速断保护瞬时动作．随后重合。如果是瞬时性故障，重合后故障将消失：如果是永久性故障，则由保护4处或保护3处的反时限过电流保护选择性动作切除故障。光伏电源下游的反时限保护按光伏电源的最大出力来进行配合，当光伏电源的输出功率变小或退出运行时．光伏电源下游发生故障后有选择性地动作．不受光伏电源输出功率变化的影响．相邻馈线l发生故障时．光伏电源上游区域加设了方向元件．保护1和保护2不会误动作。保护5动作可能形成孤岛．含光伏电源的配电网与主配电网分离后．继续向所在的独立配电网输电，形成的孤岛对系统、用户设备、维护人员等造成危害，运行过程出现的供需不平衡损害电能质量．降低配电网供电可靠性。配电网需有事先策略来应付孤岛的出现．对此可进行孤岛的划分．以维持孤岛内功率平衡以及电压频率的稳定。孤岛是光伏并网出现的一种新的运行方式．

1.2保护方案2

在光伏电源上游线路两端电流保护加装方向元件，借助两端通信的方法来满足选择性要求。对光伏电源上游的线路、电源侧装设两段式方向电流保护，对侧不装设保护。方向电流保护I段电流定值，k按照系统最小运行方式下线路末端短路动作的原则整定．动作时间￡I-0s，即：，b=Krel^．盯i。(12)其中，‰取0．9；，k岫为线路末端短路的最小短路电流。方向电流保护Ⅱ段电流定值，坠按照躲开负荷电流的原则整定．动作时限取阶梯型．与常规的电流Ⅲ段整定原则相同。如图11所示．保护I段与相邻馈线保护I段构成通信单元．相邻馈线I段保护不动作开放本地馈线I段保护，反之．闭锁本地馈线I段。本地馈线I段保护动作且收不到闭锁信号就判为内部故障．跳开本侧断路器同时发送遥控信息到对端．使对侧断路器也跳闸．将故障隔离。光伏电源上游最末线路末端需装设方向元件．将线路的两侧保护构成通信单元．当出口保护I段动作且末端功率方向为正时．判为本地线路故障．跳开两侧断路器。光伏电源下游保护按三段式电流保护助增情况整定。保护动作行为：后，点故障时，保护l功率方向为正．电流I段动作；保护2功率方向为负，方向电流保护不动作．不给保护1发闭锁信号；保护1跳闸，同时发送遥控信息控制断路器2跳闸．将故障隔离。矗，点故障．保护1和保护2方向电流I段动作，保护3功率方向为负．方向电流保护不动作：保护2给保护1发闭锁信号．保护1不动作：保护3不向保护2发送闭锁信号．保护2判为内部故障．断开曰C两侧断路器．将故障隔离。同理，后，点故障时，保护2方向电流I段动作，保护4功率方向为正。判为线路CD内部故障．断开两侧断路器．将故障隔离。当有多个光伏电源接入时．保护的配置以及整定分析方法类似。本文提出的2种保护方案能有效解决文献中提到的保护问题。

2算例分析

10kV配电网参数为5。=600MV·A，仉=10．5kV；架空线路的参数为n=0．27Q／km，戈1_O．347Q／km，在每个节点处接人额定容量为5MV．A、额定功率因数为0．85的负荷。光伏发电系统的容量取6、12MV·A。配电系统如图12所示。利用PSASP对此系统进行仿真分析。仿真方案1：不接入光伏电源，馈线2上各保护流过的最大负荷电流以及相应的过电流保护定值。在系统最小运行方式下．馈线2各段线路末端发生两相短路时流过各保护的短路电流。接人PV最小运行方式下各段线路末端故障时．流过馈线2各保护的短路电流所示．光伏电源出力发生变化．当线路∞、加末端发生故障时，保护3、4能可靠动作切除故障。当线路BC末端发生故障时，光伏电源出力为O．方向纵联保护能可靠动作，随后保护1处的断路器重合．如果是永久性故障．保护2将可靠跳闸。当线路A曰末端发生永久性故障时．保护1能可靠动作。当相邻馈线始端发生故障且光伏电源出力最大时．流过保护1、2的短路电流分别为1．26kA和1．212kA，由于保护1、2处分别加装了方向元件，故它们不会误动作。仿真方案2：取系统最大运行方式下的阻抗X。血。=0．091Q，取最小运行方式下的阻抗X。一=0．126Q；取末端负荷阻抗为30+i15．7n，取光伏电源的容量为6MV．A。根据式(12)计算出保护l和保护2的I段整定值为：，乙，=5．44kA，，k=2．905kA。系统最大运行方式下，各线路末端三相短路时，流过馈线2的短路电流为：线路AB末端短路。故障电流为7．002kA；线路口C末端短路，故障电流为3．154kA：线路∞末端短路，故障电流为1．215kA：线路DE末端短路，故障电流为0．834kA。可知，线路AB末端故障后，保护1的方向电流I段动作，保护2的方向电流I段不动作．不向保护1发闭锁信号．则保护1跳闸．同时发送遥控信息控制断路器2跳闸，将故障隔离。通过实例分析．采用以上保护方案后．对于接有光伏电源的配电网．2种方案均能正确动作。

3结论