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光伏电站对送出输电线路选相元件的影响研究

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引言
[1]
光伏发电由清洁可再生的太阳能提供重要动 力 ，对于缓解能源紧缺和环境污染起到了重要作 用，因而光伏发电技术在近几年得到广泛应用。随 着光伏电源接入系统比例的不断增加，光伏发电对 电力系统的影响日益显现[2]。 光伏电站送出输电线路采用具有制动特性的分 相电流纵联差动保护作为主保护，三段式距离保护 和零序电流保护作为后备保护，并加装自动重合闸 距离保护元件和自动重合闸装置的正确动 装置[3-4]。 作均以正确选相为前提，若不能正确选相，将导致 距离保护元件和自动重合闸的误动作，进而影响整 个系统的稳定运行[5-6]。 本文以实际中某地区的光伏电站并网为例，在 PSCAD 中搭建系统仿真模型， 采用基于相电流差突 变量和基于序分量两种常用选相方法对光伏电站的
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图 4 双侧电源系统 Fig. 4 Bilateral power system
于 群，等
光伏电站对送出输电线路选相元件的影响研究
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、I 和I 分别为测取的保护M、保护N和故 I m n d

障支路的三相故障电流；C 1m 和C 0m 分别表示M处正 (负)序和零序电流所占流入故障电流的比例。 (1) A 相接地故障 流过保护 M 的故障电流为 I = ( 2C1m + C0m ) Ia1 ma = I mb ( C0m − C1m ) I a1 = I mc ( C0m − C1m ) I a1 由此得任意两相电流差的突变量为 = I −I = 3C I ∆I ab ma mb 1m a1 −I = 0 (4) ∆I bc = I mb mc −I = −3C1m I I mc ma a1 ∆I ca = (2) BC 相间故障 流过保护 M 的故障电流为 =0 I ma I mb = − j 3C1m I a1 I mc = j 3C1m I a1 由此得任意两相电流差的突变量为 = I −I = j 3C I ∆I ab ma mb 1m a1 −I = I − j2 3C1m I ∆I bc = mb mc a1 ∆I ca = I mc − I ma = j 3C1m I a1 (3) BC 相接地故障 流过保护 M 的故障电流为 =0 I ma 2 I mb = 1.5α C1m I a1 I mc = 1.5αC1m I a1 其中，假设 C1m =C0m ， α =e j120 。 由此得任意两相电流差的突变量为 = -I = ∆I I -1.5α 2 C1m I ab ma mb a1 -j90 ∆I bc = I mb - I mc = 1.5 3C1m I a1e -I = 1.5αC I ∆I = I mc ma 1m a1 ca (4) ABC 三相故障 流过保护 M 的故障电流为 = C I I I = ma ma1 1m a = C I I = I mb mb1 1m b = C I I = mc mc1 1m c I 由此得任意两相电流差的突变量为
Research of the photovoltaic plant influence on the outgoing transmission line phase selector
YU Qun1, GUO Cui1, CAO Na1, ZHENG Chao2, LI Yan2 (1. College of Electrical Engineering and Automation, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510, China; 2. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China) Abstract: This paper studies the influence to phase selectors based on the phase current difference suddenly-change and the sequence component from photovoltaic plant by a regional power grid. The capacity of photovoltaic plant compared with the system capacity is very small, in the system with outgoing main transformer neutral grounding, when a ground fault occurs in outgoing transmission line, zero sequence impedance is far less than positive sequence and negative sequence impedance, the main component of the fault current is zero sequence current, so the magnitude and phase of the three-phase currents are similar, resulting in erroneous phase selection. Taking a regional grid-connected photovoltaic plant for example, phase selector models based on the phase current difference suddenly-change and the sequence component are built and tested in PSCAD / EMTDC, and simulation results show that the action performances of phase selectors are severely affected. Key words: photovoltaic plant; sequence component; sudden changer; phase selector; PSCAD 中图分类号： TM77 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2015)12-0079-07
送出输电线路进行故障选相。仿真结果显示，选相 元件受光伏电站所具有的弱电源特性影响均出现误 选，并根据仿真结果给出了合理性建议。
1
光伏电站模型
光伏电站由光伏阵列、 DC/DC 斩波电路及控制 单元、DC/AC 逆变电路及控制单元和交流线路组 成，其组成结构如图 1 所示。DC/DC 斩波电路控制 单元实现 MPPT 控制； DC/AC 逆变电路控制单元实 现逆变和并网控制。
IL Iph Id Ish Rsh Rs + U -
波电路输入电压和输出电压关系得 = U dc U pv / (1 − D)
(3)
图 2 光伏电池单体等效电路 Fig. 2 Equivalent circuit of PV cell
由KCL定律得光伏电池单体输出电流I L 为
I L = I ph − I d − I sh = q ⋅ (U + I ⋅ Rs ) U + I L ⋅ Rs I ph − I 0 ⋅ exp − 1 − Rsh n ⋅ k ⋅T (1) 式中：I ph 为光生电流；I d 为二极管的正向电流；I 0 为二极管反向饱和电流；I sh 为光伏电池旁路电流； R s 和R sh 分别为光伏电池等效串联电阻和旁路电阻； n为结常数，一般在 1~2 之间变化；k为玻尔兹曼常 数，k=1.38×10-23 J/K；T为光伏电池温度；U和I分 别为光伏电池单体的输出电压和输出电流。 上述模型中，I ph 、I 0 、R sh 和n等参数需由光照 强度和温度确定，增加了计算难度，且与实际应用 中提供的参数不相符，一般很少采用。工程常用数 学模型为 U (2) I= I sc 1 − C1 exp − 1 C2U oc
DC/DC 光伏阵列 DC/AC 电网
图 1 光伏电站结构图 Fig. 1 Configuration of PV power generation system
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电力系统保护与控制
1.1 光伏阵列模型 光伏阵列由若干光伏电池单体组成，所具有特 性同电池单体特性相似，因而光伏阵列的模型可由 电池单体模型通过串并联得到。基于光伏电池单体 特性的等效电路如图 2 所示[7-8]。
式中：U dc 为斩波电路输出直流电压；U pv 为光伏阵 列输出电压；D为占空比。 利用目前应用较广泛的扰动观测法实现最大功 率点跟踪，最大限度地提高光伏阵列的太阳能利用 率[8-12]。这种控制方法对参数精度要求不是很高， 探寻的最大功率点能满足本次搭建模型的需求。 1.3 DC/AC 逆变电路控制模型 在光伏并网时，为了提高供电质量，对 DC/AC 逆变电路的控制主要包括两个方面，一是维持直流 环节电压的稳定，实现功率流向的平衡；二是优化 逆变后输出电流的品质和相位特性，使输出电流与 电网电压相位保持一致，实现单位功率因数控制。 在对逆变器进行控制时，采用的是双闭环的控 制方式，其中直流环节电压为外环，流经电感的电 流为内环，控制模型如图 3 所示。将实际测取的直 流环节电压 U dc 与给定的参考电压 U dcref 进行比较 后，在PI控制器的作用下，得到有功电流分量参考 值I dref ，为了实现单位功率因数控制，给定无功电 流分量I qref 值为 0，体现了PQ解耦控制的思想。将 经过补偿后得到的U d 和U q 用于PWM控制，生成控 制管子导通的脉冲序列。

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大规模光伏发电接入对电力系统调峰、调频、调压的影响

大规模光伏发电接入对电力系统调峰、调频、调压的影响

模式：集群开发，集中接入。

大规模光伏电站群的接入时，其运行特性不可避免地会对传统电网的调峰、调频、调压等多方面产生影响。

主要讨论的问题就是如何通过建模和仿真来体现这一影响。

1.国内外研究综述目前光伏发电装机容量在各国都在逐步提高。

现有多国对光伏发电等分布式发电供能技术展开研究，但涉及其并网对大电网的影响，以及并网运行后对大电网调峰、调频、调压等诸多领域的研究大多刚刚起步。

大规模光伏发电接入电网时，其所发电能被直接输送到大电网，由大电网统一调配向用户供电，与大电网之间的电力交换是单向的。

光伏发电电源接入配电网后，会带来各种扰动，影响系统电能质量，主要体现在电压闪烁和谐波、电压脉冲、浪涌、电压跌落、频率偏移、瞬时供电中断等动态电能质量问题。

目前，主要通过减少分布式电源启动次数，通过逆变器将光伏发电电源接入配电网，降低光伏电源输出功率变化对电压的影响。

对于谐波问题，可以在谐波电压水平较高的母线上安装特殊滤波器。

文献[1]针对大规模光伏发电接入电力系统这一内容，在建模方面，基于并网光伏发电系统的主要环节，建立了等值电路，并进一步提出了光伏阵列的功率模型、并网汇集点的注入功率模型和逆变器的功率平衡模型，对于分析研究并网光伏发电系统的运行方式及其向大电网传输功率的大小具有重要作用；文献[2]是从电网分析计算的角度研究了光伏发电系统并网；文献[3]建立了包含光伏阵列、具有最大功率跟踪功能的逆变器、变压器及控制系统的并网光伏电站整体模型，提出了并网光伏电站等值简化电路、光伏阵列至逆变器出口侧等效电路、逆变器出口侧至变压器部分的等效电路和变压器出口侧至并网点部分的等效电路，用实测数据进行了仿真验证。

在分析软件方面，PV F-CHART是综合性的光伏发电系统设计与分析软件，其中的公共电网接口子系统与并网问题相关；PV-DesignPro是光伏发电系统运行的仿真软件，其中“PV-DesignPro-G”版适于并网系统（grid-connected systems）；PV*SOL是光伏发电系统的设计、规划和仿真软件，对与公共电网的关联也有所考虑；PVSYST面向规划人员、运行工程师和研究人员，能够进行完整光伏发电系统的研究、仿真和数据分析，包括与公共电网的互联,也是教辅工具。

光伏并网对电网继电保护的影响及对策

光伏并网对电网继电保护的影响及对策

光伏并网对电网继电保护的影响及对策摘要：光伏并网对电网继电保护的影响较多，比如熔断器保护、三段式电流保护、自动重合闸等。

为了解决光伏并网对电网继电保护的影响，本文提出合理控制电压等级、合理利用半导体材料、科学选择电网接入方法等方面的建议，希望可以降低光伏并未对电网继电保护产生的影响，提高电网继电保护效率。

关键词：光伏并网；电网继电保护；影响；对策继电保护装置主要的作用在于保护电流的稳定性。

光伏发电是贯彻环保理念的表现，但是电力企业光伏并网给电网继电保护造成很大的影响，不利于提高电网运行的安全与稳定。

为了降低光伏并网对电网继电保护的影响，技术人员很有必要采取相应的对策。

1光伏并网对电网继电保护的影响1.1熔断器保护电力系统中的自我保护装置中熔断器是比较常见的一种，若电流超过熔断器可以承受的额定电流，那么就会自动熔断断路器内部的保险丝，保障配电系统运行的安全[1]。

一般情况下，熔断器主要在配电变压器电压较高的一侧，一旦线路末端发生故障，熔断器可以快速反应，保护线路的稳定运行。

但是光伏并网并没有更改线路中的熔断器，输电线路中的电流紊乱，因而容易损坏输电终端电器。

1.2三段式电流保护光伏并网对三段式电流保护的影响具体表现在两个方面：一方面，对电路保护敏感度产生影响。

在配电系统中接入光伏发电线路后若故障点在光伏发电下游线路，那么由配电系统与光伏发电系统共同提供通过故障点的电流，一旦电力事故发生故障，那么继电保护仅可以分辨其中一种电流，保护设备更敏感[2]。

另一方面，电路保护动作原有准确性更高。

若光伏发电没有接入原有输电线路，线路出现馈线故障时尽可以由原系统流经故障点的电流，可以及时借助保护系统将其处理。

但是电网接入光伏之后一旦出现馈线故障就会瞬间增加短路电流，很容易损毁输电线路，击穿了继电保护设备，更容易引发输电线路火灾。

1.3自动重合闸当前时期我国输配电线路采用的是单侧电源结构，线路出现故障时系统可以自动重合闸，将故障点切除，不会影响配电系统的稳定运行[3]。

大型并网光伏电站对电网的影响分析 杨俊杰

大型并网光伏电站对电网的影响分析 杨俊杰

大型并网光伏电站对电网的影响分析杨俊杰摘要：太阳能发电作为一种清洁可再生能源，对石油、煤矿、天然气等有很好的替代作用，因此，发展光伏发电技术有利于解决能源问题。

目前我国的光伏发电系统尚处于初级阶段，加强对光伏发电的研究有重要的经济现实意义。

文章先对并网光伏发电的系统进行了介绍，然后分析了并网光伏发电的特性，最后针对大型并网光伏电站对电网的影响进行了深入分析，为制定相应的技术措施提供了支持。

关键词：光伏电站；电网；影响前言本文根据光伏电站的等值电路，结合太阳辐照度和环境两个变量，推导了光伏电站的输出功率关系式。

针对光伏电站发出的无功功率与接入点电压关系以及光伏电站的故障特性，对光伏电站的无功功率与电网潮流进行交替求解，并提出光伏电池组件的故障切除条件。

最后以 IEEE 14节点系统为例，对含光伏电站的发输电系统进行可靠性评估，并分析了太阳辐照度和不同的故障光伏组件切除方案对该系统的影响。

一、并网光伏发电系统概述并网光伏系统是一种分布式发电方式，工作时先将太阳能电池组件产生的直流电转换成满足电网要求的直流电，然后并入公共电网。

并网光伏系统的核心部件是并网逆变器，包含了电网信号检测、输出电流控制、最大功率点跟踪、抗孤岛等，是集检测、控制、并网和保护为一体的装置[1]。

目前我国并网光伏电站的发展尚处于初级阶段，并网光伏发电站对电网的影响还需进一步的探讨和研究。

并网光伏发电的方式不同于常规发电，并网光伏发电的能量密度低、稳定性和调节能力差，发电量容易受天气及地域的影响，因此并网发电后会对电网产生一定的影响。

并网光伏发电不能套用常规发电的并网技术和接入计算方法，对于不同容量、不同并网方式和系统配置的光伏发电系统，应根据实际情况按要求接入不同的输电网或配电网。

由于国内还没有比较全面可操作的管理标准和技术规范，因此对于并网光伏系统的评估尚不完善，从而影响了并网光伏技术的发展。

二、光伏电池阵列故障特性光伏电池阵列是通过光伏组件串、并联而成，因此其故障特性较为特殊。

光伏电源接入配电网对馈线继电保护的影响探讨

光伏电源接入配电网对馈线继电保护的影响探讨

光伏电源接入配电网对馈线继电保护的影响探讨【摘要】光伏电源是分布式电源的一种，现如今已经越来越成为了最为重要的电力电源形式。

一些大规模的光伏电站接入到了配电网中，导致原先的单端配电网逐渐转变为双端甚至是多端的供电性网络，这会引起配电网中的潮流分布出现一定的变化，当出现短路故障的时候，会发生继电保护的误动和拒动，从而对配电网的安全运行造成很大的影响。

本文通过对光伏电源在接入配电网对馈线继电保护带来的影响展开了一定的分析和探讨，提出相应的解决方案，希望对相关部门能够有所帮助。

【关键词】光伏电源；继电网；馈线继电保护；重合闸随着以化石原料为主体的传统能源体系面临着前所未有的危机，现在社会逐渐在发展以新能源和可再生能源为主体的新型能源，来代替传统的能源。

而可再生能源中最为有潜力而且环保的要数光伏能源了，光伏能源逐渐成为了目前世界上最为重要的新能源。

1.光伏能源的发展分析70年代开始，太阳能逐渐在社会中得到了广泛的应用。

到了80年代，尽管世界的经济都在下滑，但光伏技术并没有因此而减慢脚步，而是依旧以递增趋势发展着。

90年代后期，世界上都意识到了太阳能的重要性，太阳能电池达到了供不应求的状态，导致发展更加迅速。

现如今，我们日常生活已经完全离不开太阳能了。

照明、铁路交通、广播电视、邮电通信、军事国防、农业牧业等等各个领域，都需要太阳能的帮忙。

随着制作光伏电源的成本越来越低，它也逐渐应用于更大更高难度的的工业应用领域，例如电动车充电系统、光电制氢和海水淡化等等。

太阳能也有着更大的发展目标，希望能够建造更多更大的补电站，为世界各地随时随地提供源源不断的电能。

目前，在当前国家政策的扶持下，智能电网建设速度加快，在青海省光伏产业得到了快速的发展，目前已经建设完成了格尔木、乌兰等大型光伏电站。

并且在黄化公司辖区内，也即将建立河南、泽库光伏电站。

2.配电网的结构和馈线保护装置配电网是指由架空线路、电缆、配电变压器、开关、无功补偿电容和一些其他设施所组成，在电力网中起着重要的分配电能作用。