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光伏电站接入对距离保护和重合闸的影响

郭金学;南东亮;郝红岩;张锋;张祎

【摘要】本文首先分析了距离保护基本原理,并讨论了光伏电站接入对送出线路距

离保护、配电网距离保护、配电网重合闸和选相元件的影响.进而,以光伏电站表现

出的故障特性为依据,同时本着工程应用方便且误差允许的前提,提出了光伏电站类

比常规电源的短路计算模型,即电压源串联阻抗的形式,并针对光伏电站不同的故障

特性给出了二者各序阻抗的计算公式.将给出的计算模型加入到常规电网短路电流

计算模型中,分析了计及光伏电站的电网短路电流计算模型及故障特性,研究了规模

化光伏接入后对地区电网短路水平的影响.通过距离保护建模、阻抗整定值设定、

电流起动门槛值设定等,建立了算例模型,仿真验证了送出线路在不同位置、不同类

型故障下保护的动作情况,得出了光伏并网对距离保护配置、重合闸配置、选相元

件的若干建议.

【期刊名称】《电气技术》

【年(卷),期】2017(000)011

【总页数】8页(P25-31,38)

【关键词】光伏电站;距离保护;重合闸;选相元件

【作者】郭金学;南东亮;郝红岩;张锋;张祎

【作者单位】南京南瑞继保电气有限公司,南京211102;国网新疆电力公司电力科

学研究院,乌鲁木齐830011;国网新疆电力公司调度控制中心,乌鲁木齐830011;国

网新疆电力公司调度控制中心,乌鲁木齐830011;南京南瑞继保电气有限公司,南京

211102

【正文语种】中文

根据光伏电站接入电网相关规定，光伏电站的110kV专用并网线路配置一套光纤

纵联电流差动保护装置，保护装置除光纤纵联电流差动主保护，还具备阶段式相间

和接地距离保护、零序电流保护作为后备保护以及重合闸[1-2]。已有的研究指出：

当光伏发电并网时，其特有的故障特征和短路特性易造成接地距离保护分支系数不

确定，进而导致保护拒动或误动，降低重合闸成功率[3-6]。

文献[5]研究了基于自适应原理的接地距离保护整定判据。文献[6]指出基于相电流

差突变量和基于序分量的选相元件的动作性能会受到光伏电站的严重影响。文献

[7-8]分析了光伏并网发电重合闸的影响，提出了光伏电站LVRT与前加速自动重

合闸的配合方案。文献[8]、文献[9-10]提出一种基于过渡电阻倾斜角估计的自适

应距离保护和自适应接地距离保护方案，以处理过渡电阻的影响。文献[11]研究了

弱电源特性对送出线路电流差动保护和距离保护的影响。现有文献的研究重点关注

了光伏发电接入对继电保护的影响，但对光伏电站接入时带来的新的短路计算模型、

故障特性的探讨较少，尤其缺乏规模化光伏接入后对地区电网短路水平影响、选相

元件的影响分析。

为了满足重合闸、距离保护故障判相等需要，线路保护一般应具备故障选相的能力，

对此，本文在文献[11]的基础上，针对性地分析了光伏电站送出线路对距离保护、

重合闸和选相元件的影响等内容，并基于算例仿真验证所提出模型和方法的有效性。

1.1距离保护基本原理

接地、相间距离保护阻抗继电器的测量阻抗可表示为

式中，φ为发生接地短路的故障相，0I˙为零序电流，K为零序电流补偿系数，

K=(z0-z1)/(3z1)，z1、z0分别为单位长度被保护线路的正序、零序阻抗。

1.2对配电网距离保护的影响

图1为光伏电站接入配电网的典型示意图。

当f1故障时，保护1处测量阻抗为

式中，Zk为测量阻抗，Rg为过渡电阻，θ为两侧故障电流的相角差，pvI˙为光伏

电站的电流，sI˙为电源的电流。

f2故障时，保护1测量阻抗为

式中，ZNK为母线N到短路点的阻抗，ZMN为母线M和母线N之间的阻抗。

由式（2）和式（3）可知，因θ不确定，当发生经Rg的短路故障时，保护1的

Zk可能增大或减小，导致保护1的保护范围缩小或者无选择性动作。

2.1送出线路重合闸配置

实际的光伏电站送出线路，大电源侧一般选用“检线路无压”、小电源侧选用“检

同期”方式[12]，但是这种配置方式未考虑到光伏电站特殊性，因此实际中可能会

产生重合不成功现象。例如，配电网原有的前加速自动重合闸仅仅是针对单电源供

电结构而设计的，光伏电站的接入使得配电网变成了双端供电网络，这将造成前加

速自动重合闸适应性不足。故障后，光伏电站是否退出，会对前加速自动重合闸产

生影响。光伏电站并网联络线发生瞬时性故障，两侧开关跳闸后，光伏电站过/欠

电压、过/欠频率孤岛保护退出运行的概率很高，因背侧电