并网光伏电源对配电网保护的影响

汤 力，陈 瑜，苏 敏

（1.国网湖北省电力有限公司 孝感供电公司，湖北 孝感 432000；2.中乾立源工程咨询有限公司 汉阳分公司，湖北 武汉 430050）

0 引 言

随着我国国民经济的迅猛发展，人们对于化石能源的需求也随之大幅增加，由此产生的环境污染问题逐渐引起各界的广泛关注[1]。为了使能源可持续发展，缓解我国环境污染严重的现况，我国决定大力发展清洁能源[2]。其中，太阳能因具有便于获取、资源丰富等优点，逐渐成为应用最广泛的清洁能源之一，并应用至电力等行业中[3]。虽然光伏发电技术为我国电力行业带来了巨大的社会及经济效益，但由于其具有波动性和不稳定性，当其并网时可能会对电网的正常运行产生不利影响[4]。因此，本文针对并网光伏电源对配电网保护的影响，首先阐述了光伏系统的组成与分类，然后分析了并网光伏电源对配电网保护的影响。

1 并网光伏发电系统的理论

1.1 光伏发电系统的分类

按光伏发电系统是否接入了电力系统将其分为两种，即孤岛型光伏发电系统和并网型光伏发电系统。

1.1.1 孤岛型光伏发电系统

孤岛型光伏发电系统结构如图1所示。孤岛型光伏发电系统是指并未接入电力系统，也未与其他电网进行能量转换的光伏发电系统。孤岛型光伏发电系统通常位于较为偏僻的地区，主要解决局部缺电的问题。由于孤岛型光伏发电系统的波动性较强、供电稳定性较差，并且受周围环境的影响较大，因此需要加装能量管理设备[5]。

图1 孤岛型光伏发电系统结构

1.1.2 并网型光伏发电系统

并网型光伏发电系统的组成结构如图2所示。并网型光伏发电系统是指与电网相连接且具有能量交换的光伏发电系统，该系统可以将光伏阵列转换的电能通过逆变器逆变为交流电供给电网使用，具有较强的灵活性。当太阳光照较强时，光伏阵列产生的电能较多，此时可以将多余的电能供给电网使用。而当光照较弱时，又可以从电网中索取电能[6]。

图2 并网型光伏发电系统结构

由于并网型光伏发电系统可以实现与电网的能量交换，对于资源的可持续发展具有重要意义，因此成为了光伏发电系统的主要发电形式，在我国得到了大力推广。实际并网型光伏发电系统如图3所示。

图3 实际并网型光伏发电系统

1.2 并网光伏发电系统的组成

光伏发电系统主要由光伏阵列、逆变器、滤波电路、驱动电路及控制器组成，如图4所示。其中光伏阵列是由多个光伏组件组合而成，光伏阵列可以将太阳能转化为电能，并将电能送往蓄电池储存。控制器可以使蓄电池中的电能处于可控状态，防止出现过充电或过放电的情况。逆变器可以将光伏阵列转化的电能逆变为正弦交流电，供给电网使用。滤波电路可以过滤掉交流点中的谐波等杂波。

图4 并网光伏发电系统结构

2 并网光伏电源对配电网保护的影响

由于光伏发电系统受外界环境的影响较大，其发电稳定性较差，因此当其接入电网后很可能会对配电网保护产生影响。

从目前我国电网发展现状来看，配电网大多采用单侧电源供电的方式。而当光伏电源接入配电网后，此时配电网变为双侧电源供电的形式。结合继电保护的相关知识可知，此时若在配电网保护的下游接入光伏电源，则会导致线路保护的误动作。因此，并网光伏电源会对配电网的线路保护产生影响。

自动重合闸是配电网的重要设备之一，其作用是当断路器遇故障发生跳闸时，可以使其重新合闸。根据规定，当线路发生故障时，若电网电源消失，则必须将光伏电源断开，这给电网稳定性造成了一定的难度。同时，并网光伏电源也会对电流保护造成一定的影响。

3 保护措施

综上所述，光伏发电系统并网时会对配电网保护产生不良影响，因此需要对配电网采取保护措施。

从上文可知，由于光伏发电系统并网时使得线路变成双侧电源供电，因此会使线路保护产生误动作，此时需要安装电流速断保护来避免线路的误动作。除此之外，也可以通过加装方向性电流保护装置的方式防止线路的误动作。方向性电流保护可以对线路中电流的方向进行判别，若此时电流的方向是从母线流入线路，则应采取电流保护。

4 结 论

随着光伏发电技术的不断发展，越来越多的光伏电源接入了电网，与此同时会给电网运行的稳定性造成影响。为解决这个问题，本文首先阐述了光伏系统的相关理论，然后分析了并网光伏电源对配电网保护的影响，最后讨论了并网光伏发电系统的保护措施，所得结论对后续光伏系统并网研究提供了一定的参考。