新能源发电并网及继电保护

发表时间：2018-11-11T11:03:04.077Z 来源：《电力设备》2018年第17期作者：张佳龙[导读] 摘要：新能源主要以光伏发电、风能发电为主，由于其供电的不稳定性，新能源并网以后会对电网产生一定的影响。

(国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司江苏徐州 221600) 摘要：新能源主要以光伏发电、风能发电为主，由于其供电的不稳定性，新能源并网以后会对电网产生一定的影响。本文主要介绍新能源并网对电网产生的影响、并网系统的功能以及相关的保护问题。

关键词：分布式电源；并网系统；微网保护；

电网发展的方向是特高压、智能电网和清洁能源，清洁能源以水电、光伏发电和风力发电为主。而光伏发电是最主要的分布式电源，其不同的并网方式，对电力系统会产生不同的影响，而且针对新能源并网，目前采用的三段式电流保护并不能够很好的满足并网的要求，进而导致新能源并网的失败。为了避免新能源电源接入配电网时，对保护和自动重合闸装置产生的不良影响，本文进行必要的介绍。

1新能源并网系统分类结构

1.1新能源并网系统的分类

新能源并网系统主要分为三种类型：1）逆变器型：主要针对电源输出为直流电的新能源系统，其需要并网需要将直流电转换成交流电，比如光伏发电系统、燃料电池发电系统以及微汽轮机组发出的高频交流电。2）含有远方调度模块的并网系统：对于大电网而言，一般不需要此类系统，但是随着新能源电源的不断接入，地方电网在输送电时，可以采取此种并网系统，根据实际需要然后对新能源电源采取远方调度，此种并网系统需要加入二次保护设备。3）具有同步功能的并网系统，此种系统的特点是，新能源电源通过并网系统与并网区域的电网在耦合点实现同步运行。

新能源电源的大量接入会对现有的电网产生巨大的影响，因此需要电力系统的继电保护随着发生变化，以适应新的电网电源形态。随着我国用户侧分布式电源市场的全面放开，并网保护研究应获得越来越多的重视。因此新能源并网保护具有积极意义。

2.1 新能源接入造成保护灵敏度下降

如图1所示配网系统的示意图，在正常标准下进行整定，当新能源电源退出系统时，从图中可以看出，保护1保护2上的短路电流会随着新能源电源的推出而导致功率降低，功率的降低会造成保护范围的进一步缩小，使得保护系统的灵敏度降低，保护系统的灵敏度降低，会造成电力系统继电保护系统该动作时不动作。

图1 保护灵敏度降低

2.2 新能源电源接入对电流保护的影响

在如图2所示配电网模型中，根据通常情况在配电网应设置传统的三段式电流保护。现在馈线2末端接入新能源电源。

（1）当DE点之间发生故障时，配电网和DG同时向短路点注入短路电流，流过保护1的短路会迅速增加。所以此时因为短路电流的增加，导致保护1能够快速准确地切除故障。但此时，短路电流若继续增加，会引起保护2的误动作。

（2）当BC点发生故障时，路过母线A到短路点的电流几乎不变，所以对保护3产生的影响可以忽略不计，而且保护3可以不受影响的准确动作。与此同时，DG持续向短路点注入短路电流而且持续独立的像下一段供电。由于持续供电会导致功率和负荷相差过大，如果不加以保护会导致电压急剧降低，从而导致电网的崩溃。如果在母线C处加上断路器装置，保护3动作发出故障信号，可以迅速切除故障。

（3）当AF点之间发生故障时，DG会向保护3,4，6持续供电，电源提供的短路电流也会同时流过。若短路电路持续增大，将会引起保护3,4的误动作造成设备损坏。

图2 插入新能源电源的10KV配电站结构图 2.3 新能源电源接入对重合闸装置的影响

一般情况下，配电网10kV架空线路出现的故障基本为瞬时性的故障，利用重合闸系统可以在出现故障以后进行重合闸操作，进而使得供电恢复，可以显著提高供电系统的可靠性，并且可以减少停电次数。新能源电源并网保护在进行重合闸操作以前，需要及时推出新能源电源，因为一旦重合闸失败会对电力系统造成伤害。图3是含有新能源电源的网络重合闸示意图，假设在f1处出现故障，保护1便会立即动作；若新能源电源继续向负荷C供电，保护2动作。要保证保护1,2都动作后，才能进行重合闸操作。

图3 含新能源电源的网络重合闸示意图 3 微网系统自身保护研究