分布式光伏發(fā)電及配電網(wǎng)的保護機制的探究
分布式光伏發(fā)電屬于可再生能源發(fā)電，已經(jīng)得到了大力的發(fā)展，然而，將分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，給傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護帶來了一定的影響，因此，研究保護機制具有很重要的現(xiàn)實意義。本文分析了分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)保護的影響，提出了具體的保護技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上研究出了保護機制。
近年來，隨著人們都在長期利用能源的過程中，利用化石資源如煤炭、天然氣和石油等化石時期僅是一個很短的時期，然而燃燒化石能源所排出的二氧化碳和含氧硫化物，直接導(dǎo)致了地球溫室效應(yīng)和酸雨的產(chǎn)生，化石能源的大量開發(fā)利用是造成人類生存環(huán)境惡化的主要原因之一，人類面臨著經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的雙重挑戰(zhàn)，化石能源被新能源取代是歷史的必然。因此，在有限資源和環(huán)保要求的雙重制約下，人類應(yīng)未雨綢繆，及早尋求替代能源，這就要求我們所尋求的替代能源必須是可再生的清潔能源，太陽能就是可再生能源的一種。
一、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，分布式光伏發(fā)電日漸成為滿足負(fù)荷增長需求、減少環(huán)境污染、提高能源綜合利用率、提高供電可靠性的一種有效途徑。德國是在本世紀(jì)初開始實行這一政策的，在世界上處在領(lǐng)先的地位。歐洲的有關(guān)機構(gòu)也對這一技術(shù)的發(fā)展進行了預(yù)估：到二十年代，世界上的太陽能發(fā)電總量將會是所有能源的百分之一，到了本世紀(jì)中葉，就可以達到五分之一，世紀(jì)末將超過一半。在這方面，我國也推行了一些發(fā)展策略。要求通過提升能源的開發(fā)率讓能源使用更加廣泛，提升能源的使用率來降低使用的成本。有關(guān)專家認(rèn)為，到2025年，我國新能源發(fā)電就可以占據(jù)總發(fā)電量的四分之一，因為太陽能光伏發(fā)電越來越頻繁，利用提升發(fā)電率來降低成本，穩(wěn)定電網(wǎng)也受到了世界各國的廣泛關(guān)注。如今的光伏發(fā)電技術(shù)日益成熟，也朝著并網(wǎng)發(fā)電以及建筑結(jié)合發(fā)電的方向發(fā)展。當(dāng)然，國內(nèi)的這一技術(shù)仍然存在一些問題，比如大多數(shù)的原材料依然需要進口才能獲取，而產(chǎn)品也是大多運到了國外，高價買材料，低價售產(chǎn)品，國內(nèi)的市場一直停滯不前，這才讓我國現(xiàn)在的光伏產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了調(diào)整。
二、分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)保護的影響
一般是通過35kV及以下電壓等級饋線接入，當(dāng)二者的容量比足夠大時，就會對配電網(wǎng)的短路電流產(chǎn)生影響，進而對保護裝置整定和配合原則產(chǎn)生影響。分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)保護的影響主要體現(xiàn)在六方面：
（一）如果是在分布式光伏發(fā)電接入饋線的上游發(fā)生故障，那么饋線下游的保護裝置就可能會發(fā)生誤動作；
（二）如果故障發(fā)生在相鄰的饋線，那么本饋線就可能發(fā)生保護誤動作；
（三）將分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，會影響到饋線部分的保護靈敏度，一旦靈敏度發(fā)生變化，就會導(dǎo)致拒動或者誤動的發(fā)生；
（四）饋線本身具有特定的保護范圍，將分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，會對饋線的保護范圍產(chǎn)生影響，使其發(fā)生變化；
（五）當(dāng)分布式光伏發(fā)電接入變電站低壓母線時，配電網(wǎng)中各個饋線的電流保護靈敏性會大大地提高，這是由于接入低壓母線后，系統(tǒng)的短路容量就會增大很多，相應(yīng)的短路電流也會增加，所以靈敏性就隨之增高；
（六）分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)之后，一旦容量增大，就可能會導(dǎo)致配電網(wǎng)保護失去選擇性。
三、分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的新型保護技術(shù)
（一）過流保護
在光伏逆變器中，要跟蹤太陽光伏陣列的最大功率點，而且還需要進行采樣，采樣的對象包括三個，分別是直流側(cè)電壓、直流側(cè)電流以及交流測電流。對于是否對電路進行過電流保護的判斷，已經(jīng)采用了這個方法，而且由于光伏逆變器存在分辨率高的特性，所以在對電路進行過電流保護時，靈敏度非常的高。在對電路進行過電流保護時，采用光伏逆變器的方法，該保護方法由三部分組成：過流保護主電路、過流保護驅(qū)動電路、過流保護控制電路。
（二）過欠電壓保護
對小型的光伏發(fā)電站來說，當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)異常時，過欠電壓保護將會發(fā)揮作用，根據(jù)不同的情況以不同的停止發(fā)電時間。但是對于大型的光伏發(fā)電站來說，要通過低電壓穿越能力來提升抗電網(wǎng)擾動的能力。
對雷擊過電壓和操作過電壓的防止，采用的方法就是光伏發(fā)電站的過電壓保護。過電壓包括兩種類型：縱向和橫向，因此在實行保護時，要堅持同時考慮兩種類型過電壓保護原則。具體說來，光伏發(fā)電站的過電壓保護措施有兩種：
1、單級保護，主要是對雷電等暫態(tài)電壓的一次保護，實現(xiàn)保護的方法是應(yīng)用壓敏電阻和氣體放電管；
2、多級保護，適用于單級保護不能起到良好的保護作用，且逆變器耐壓水平較低。
（三）過欠頻率保護
在小型光伏發(fā)電站中，特定的頻率范圍為49.5Hz～50.2Hz，如果分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的頻率超過了這個范圍，那么就需要啟動過欠頻率保護。在大中型光伏發(fā)電站中，一定要具備的能力就是抵抗系統(tǒng)頻率異常擾動。
（四）反孤島保護
當(dāng)外部大電網(wǎng)發(fā)生異常時，就會變成停電狀態(tài)，這時，接入配電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電仍對一部分配電系統(tǒng)繼續(xù)供電，這被稱之為孤島現(xiàn)象，孤島現(xiàn)象包括計劃性和非計劃性兩種。而反孤島保護就是當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時，將光伏發(fā)電站與孤島系統(tǒng)間的連接斷開，將孤島現(xiàn)象運行的條件消滅掉，避免孤島現(xiàn)象危害到用戶設(shè)備及設(shè)備檢修工作。
四、分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)的保護機制研究
（一）短路電流的計算方法
在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)中，短路電流的計算方法有四種：等效電壓源算法、疊加算法、相零回路電流算法、瞬態(tài)仿真算法。前三種用來計算穩(wěn)態(tài)故障電流，第四種用來計算暫態(tài)故障電流。當(dāng)分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)之后，對傳統(tǒng)的配電網(wǎng)產(chǎn)生了很大的影響：配電系統(tǒng)具有多電源性、線路傳輸?shù)挠泄β逝c無功功率的數(shù)量和方向發(fā)生改變。這樣一來，對于配電網(wǎng)的保護提出了新的要求，而且在對配電網(wǎng)的保護進行研究的同時還要研究出新的短路電流計算方法，新的短路電流計算方法可以在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行修正，同時結(jié)合分布式光伏發(fā)電的特點。
（二）保護整定及配置原則
當(dāng)分布式光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)時，饋線的保護可分為上游主饋線的保護、上游分支饋線的保護、下游主饋線的保護、下游分支饋線的保護，不同位置饋線的保護對分布式光伏發(fā)電站的容量影響也不相同。當(dāng)發(fā)生故障時，故障發(fā)生在保護的上游和發(fā)生在保護范圍內(nèi)以及保護的下游，對配電網(wǎng)保護產(chǎn)生的影響也是不相同的，要根據(jù)具體故障發(fā)生的位置實施具體的保護。
近些年來，分布式光伏發(fā)電越來越得到了快速的發(fā)展，分布式光伏發(fā)電依賴的是太陽能，屬于可再生能源。將分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)中，對傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護產(chǎn)生了一定的影響，主要體現(xiàn)在可靠性、靈敏性和選擇性三方面，為了更好的實現(xiàn)對配電網(wǎng)的保護，研究出了新的配電網(wǎng)保護機制，保證配電網(wǎng)輸電的正常運行。
原標(biāo)題:分布式光伏發(fā)電及配電網(wǎng)的保護機制的探究