光伏发电站中继电保护及自动化装置的运行维护分析

杨丽艳

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原 030000）

1 光伏发电站中继电保护及自动化装置

1.1 光伏发电

光伏发电主要是对太阳能源的开发与利用，其属于清洁能源的一种，对周围污染较低，被誉为绿色环保型能源。特点为：①分布广泛。光伏发电的实质就是对太阳能源的利用，而当前我国地域都有或多或少的太阳能源，其能满足我国全域利用光伏发电的需要；②储量丰富。太阳可以满足人类上百亿年的太阳能需求，具有丰富的储量；③清洁环保。光伏发电的过程以及利用不会对周围环境造成严重的影响，属于清洁型、环保型能源；④随机性大。容易受到外部环境的影响，如阴雨天气、昼夜交替等，具有较大的随机性[1]。

从对太阳能源的利用形式来看，光伏发电是将太阳能转化为电能供负荷使用，元件主要是以光伏电池为主，应用过程具有明显的优点：①便于维护。运行维护过程的检测点较少，便于运维人员进行维护；②清洁环保。发电过程不会对周围产生影响，如噪声污染、空气污染；③结构简单。一般根据地域条件与环境特点设计光伏组件，主要由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组成，如果是输出功率为45～50W 的晶体硅光伏电池组件，其尺寸约为450mm×985mm×45mm，质量约为7kg；④运行可靠。光伏发电过程依靠晶体硅光伏电池，其使用寿命较长，可达20～35 a[2]。

1.2 继电保护

光伏发电站中的继电保护是整个光伏发电系统稳定运行的保障。光伏发电系统在日常运行过程中容易受到各种因素的影响，包括雷击、人为操作等，容易产生各种短路故障与异常状态，不仅影响光伏系统的稳定运行，甚至还会造成较为严重的事故。以光伏发电站的继电保护为例，其一般分为变压器保护、逆变器保护等。

1.2.1 变压器保护

变压器对整体供电的稳定性会产生重要影响。因此，光伏发电系统运行过程需要对变压器部分配备可靠的继电保护装置。从故障来看，一般有接地短路、匝间短路、套管和引出线上发生相间短路等。故障发生之后高温电弧会烧毁绕组和铁芯，将变压器油绝缘分解产生大量气体，可能会造成严重的爆炸事故。其异常运行状态分为：变压器外部相间短路引起的过电流、负荷超过额定容量引起的过负荷及由于漏油等原因而引起的油面降低等。

如果变压器出现异常运行状态，继电保护装置会根据当前变压器的严重程度发送指定告警信号，使异常部位得到及时运维检修，从而保障变压器的安全。

1.2.2 逆变器保护

逆变器的保护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，直到电网系统整体恢复。在一些小型光伏发电站中，并网逆变器在电网中所占的容量较小，不会对整个电网产生影响[3]。

1.3 自动化装置

光伏发电站会采用自动化装置参与运行。在光伏发电过程中会运用到许多装置设备，以往都是依靠人为操作进行，不仅费时费力，还容易出现误操作情况，会对光伏发电站的稳定运行造成影响。而自动化装置是基于自动化技术在电力系统的应用体现，可按照规定要求对各个部分的运行组件进行监控，有助于提升系统整体的运行效率与可靠性。其特点为：①高效性。光伏发电站运用自动化装置，能实现实时管理，及时发现光伏发电系统中的故障与问题，从而提升电力系统的运行效率；②精确性。自动化装置可以精确控制整个系统，减少了人为因素的干扰，进一步提升了电力系统的安全性与稳定性；③可靠性。自动化装置还能融入智能化功能，可以实现对光伏发电系统的有效管理，提升光伏系统运行的稳定性；④灵活性。光伏发电系统会根据实际情况对整个系统进行灵活调整，使其能够满足光伏发电系统的运行要求。

2 光伏发电站中继电保护及自动化装置的运行维护分析

2.1 光伏发电站中继电保护装置运维

（1）技术措施。光伏发电站中继电保护装置运维过程可以引入一些新技术、新方法，借鉴一些优秀案例，让新技术、新方法运用到继电保护装置的运行状态检测方面。例如，①结合相应技术与方法的特点，完善各项规程与制度，确保每个环节科学合理，确保对继电保护装置运行全过程进行检测。②积极提升抗短路能力、提高过载能力。③光伏发电站应基于新技术、新设备、新方法引入的过程，建立针对性的评价机制，对相关技术与方法应用过程进行评估，及时找出存在的不匹配问题，并分析成因，找出针对性的解决办法[4]。

（2）运维措施。光伏发电站的继电保护装置运维过程应结合继电保护装置的运维原则以及注意事项，制订缜密、标准的运维流程体系：①遵循状态检测原则。继电保护装置运行维护过程必须遵循状态检测的原则，按照相应的规定标准进行工作，以确保继电保护装置运维符合预期要求。如遵循运行安全原则，在状态检测过程需要从光伏发电系统的局部与整体分别考虑，分析其中是否存在不安全因素，以确保光伏发电站的继电保护装置运行安全。②巡视检查。光伏发电站需要结合自身采用的继电保护装置的特点，设计针对性的继电保护装置巡视检测周期，尤其是对于一些新投入运行的继电保护装置以及变压器装置等，应适当提高日常巡视检测的频率，确保能够第一时间发现继电保护装置的异常运行状态，及时解决其存在的问题。同时，也需要对继电保护装置的运行异常进行监测，并将相应的状态信息及时通知管理部门。③重视运维规范性。光伏发电站的继电保护装置运维过程应遵循规范性，如运维人员在得到通知之后，就需要到现场对故障地点进行全面检查，检查之前需要结合故障点的异常状态以及以往运维经验，及时找出事故发生的原因，并制订下一步的运维方案。实际运维过程还需要做好风险防范，避免发生二次伤害。继电器装置的故障检修结束之后，应做好相应故障检修的记录与评估，对检修过程遇到的难点与重点进行详细探究，以便为后续光伏发电站对继电保护装置运维检修提供参考[5]。

2.2 光伏发电站中自动化装置运维

（1）落实运维责任。自动化装置的运用可以增强光伏发电系统的管理效果，及时发现系统中存在的故障问题，进一步提升自动化装置运行的可靠性。可以说，自动化装置应用于光伏发电系统具有较高的价值，必须落实好运维责任，以提升运维人员的积极性与责任性。如结合不同岗位工作内容以及要点设计运维责任指标，融入自动化装置运维的各个环节，并提升对重要环节的运维指标比重，以增强运维人员对相关部分的重视，避免自动化装置的运行出现故障问题。另外，也要重视对自动化装置的定期运维，如结合自动化装置的运行特点，制订完善、标准的定期运维流程表，通过定期运维的方式可及时发现自动化装置运行过程中存在的问题，从而保障自动化装置稳定运行[3]。

（2）执行标准化运维。自动化装置运维过程，需要光伏发电站基于自动化装置的运维要点，制订标准化的流程图，通过明确各个环节的运维要点，有助于增强自动化装置运维的成效性，避免自动化装置运维过程出现问题。同时，在光伏发电站的自动化装置运维过程中，还需要建立相应的监督体系，通过有效监督的方式确保自动化装置运维符合要求[6]。

（3）加强运维监控。自动化装置运维环节，需要重视运维监控。如可以在光伏发电站自动化装置运维环节加入数字化、智能化技术，实现自动化装置运行过程的数据采集、在线分析以及远程控制，并将相应的数据信息上传云端服务器，便于运维人员进行分析与检修。以物联网技术应用为例，其可以为光伏发电站自动化装置的运维工作提供有效的数据采集，并能保障数据信息的真实性与可靠性，是未来光伏发电站自动化装置智能化运维的方向之一。

3 结束语

总之，继电保护装置与自动化装置的运行是光伏发电站日常运行管理的重要内容，关系到整个发电系统的稳定性与安全性。基于此，文章提出以下建议：①继电保护装置的运维检修方面可以借鉴一些优秀案例，让新技术、新方法运用到继电保护装置的运行状态检测方面，以便于运维人员及时发现与找出继电保护装置运行过程存在的问题；②遵循状态检测的原则，按照相应的规定标准进行工作，以确保继电保护装置运维符合预期要求，做好相应故障检修的记录与评估，对检修过程遇到的难点与重点进行详细探究；③自动化装置运维方面，需要结合不同岗位工作内容以及要点设计运维责任指标，融入自动化装置运维的各个环节，增强运维人员对相关部分的重视；④利用定期运维的方式及时发现自动化装置运行过程中存在的问题；⑤建立相应的监督体系，通过有效监督的方式确保自动化装置运维符合要求；⑥加入数字化、智能化技术，实现自动化装置运行过程的数据采集、在线分析以及远程控制等。这些建议可以提升光伏发电站中继电保护装置及自动化装置的运行维护效果，从而保障系统高效、稳定地运行。