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【摘要】光伏太阳能具有清洁、安全、无污染且取之不尽之优点，被认为是二十一世纪最重要、最具活力的新型能源形式之一。随着光伏发电系统并网技术的深入研究和设备成本的不断降低，其在电力系统中的应用逐渐增加。当配电网中接有多个光伏电源时，使得原本单端的配电网现在变成了双端乃至多端的供电网络，这样使得配电网中的潮流分布发生变化，发生短路故障时引起继电保护的误动和拒动，对电网安全运行带来影响。本文通过对光伏电源在接入配电网时的电网结构变化，故障电流的大小和流向，来分析太阳能光伏电源接入配电网对馈线保护、重合闸带来的影响。
【关键词】光伏电源；配电网；馈线保护；重合闸
青海太阳能资源丰富，尤其是柴达木盆地更是全国日照资源最为丰富地区，年日照时数3200—3600h年，总辐射量可达7000—8000MJ/㎡，2009年，《青海省太阳能产业发展及推广应用规划》出台，政府进一步明确了发展目标，将太阳能光伏产业列为青海省第五大支柱产业，计划到2020年，形成7500MW的并网太阳能发电装机容量。目前，随着国家政策的扶持和智能电网的建设，青海省光伏产业迅速增长，已建成的格尔木、乌兰等大型光伏电站，黄化公司辖区即将建成河南、泽库光伏电站。随着光伏能源的规模和数量的日益增多，使越来越多的光伏电源通过10kV馈线接入配电网，使配电网从原来的单端变为现在的多端，这可能会改变故障电流的方向、大小和时间等等，导致继电保护的误动或拒动。因此，非常有必要深入研究光伏电源对配电网馈线保护的影响。在发挥光伏电源带来的积极作用的前提下，又能尽量减小光伏电源所带来的一些不利影响。
1.配电网结构和传统馈线保护配置
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。配电网按照电压的等级来分类，可以分为高压配电网、中压配电网和低压配电网。如果按供电区的功能来分，又可将配电网分为城市配电网、农村配电网和工厂配电网等。而城市配电网一般都是指高压配电网。配电网一般都采用闭环设计和开环运行的方式，它的结构呈辐射状。
青海配电网基本上都是“手拉手”环网结构，正常运行时，馈线处于单端电源供电，而馈线保护，都是以配电网系统和用户没有接入任何电源为基础设计的，其潮流从电源到用户单向流动，系统保护的设计通常在变电站线路处安装电流继电器，主馈线上装设自动重合闸装置，然而随着光伏电源在配电网的接入，潮流分布不再是单一的从变电站母线流向各负荷，从而改变了配电网系统的短路电流分布。
继电保护是电力系统的重要组织成部分，对保证电网安全稳定运行起着非常重要的作用，必须具备选择性、速动性、灵敏性、可靠性。目前，配电网馈线保护一般配置三段式电流保护。即瞬时电流、定时限电流和过电流三种速断保护。瞬时电流速断保护是指通过断定躲过馈线末端短路时流过保护的最大三相短路电流，及时对故障进行切除；定时限电流速断保护是与其相邻线共同配合进行保护；过流速断保护则是按照躲过馈线最大的负荷电流，同时与相邻馈线的过流保护特性进行配合进行保护，可以有效的保护相邻馈线的安全。对于架空的馈线，应该配置一个三相一次重合闸，这样就可以在馈线发生瞬时性故障时，及时恢复供电，提高供电可靠性。
2.光伏系统接入配电网时对馈线保护的影响
光伏发电系统一般是通过10kV馈线接入配电网的，当故障发生时，接入光伏电源后，其故障电流的大小和分布明显与不接光伏电源时不同，当光伏电源容量与配电网系统容量相比足够大时，将会影响配电网原有继电保护装置的正常运行。由于光伏电源对故障电流的助增或分流作用，流过馈线保护的故障电流可能增大也可能减小，从而降低了馈线保护装置的保护范围和灵敏度。
2.1 对故障短路电流的影响
在传统配电网中，线路故障时短路电流为从电源端指向故障点的单一流向电流，因此主馈线上所配置的保护为无方向三段式过流保护或者反时限保护或者距离保护，另有重合闸装置。光伏电源接入配电网，会使配电网原来的供电结构发生变化，光伏电源将通过线路向负荷输送一定容量的功率。当配电网发生故障时，系统电源和光伏电源可能会同时向故障点提供短路电流，从而影响配电网短路电流的大小，甚至改变配电网短路电流的方向。短路电流的大小和方向将因受到光伏接入位置及容量的影响而发生变化，可能导致原保护系统发生误动作。目前还没有能够很好的解决这一问题，这就需要在光伏电源接入配电网后，重新考虑各方面的因素，进行馈线继电保护的整定计算，尽力使系统不会因为原保护系统的不正确动作而陷入频繁的故障。
2.2 对馈线重合闸的影响
实际上，配电网发生的故障基本上都是瞬时性的故障，因此在配电网中应用重合闸对提高系统的可靠性以及减少维护电网的工作量都有着很重要的意义。在单端供电的配电网结构下，对配电网馈线都是采用重合闸来实现瞬时故障的供电的，来保证配电网的安全稳定运行。但是光伏电源接入配电网后，若故障出现在系统电源进线侧，则有可能在重合闸动作时造成非同期重合，对光伏发电系统造成冲击。如果光伏电源与配电网之间的联络线在发生故障后跳开了，那么光伏电源就不会影响重合闸对配电网的保护作用。但如果在发生故障时光伏电站电源没有及时跳离馈线，那么就会与部分电网形成电力孤岛。在光伏电源试图维持孤岛电源的情况下，却同时也给重合闸带来了很大的隐患，使得重合闸的作用难以实现，在重合过程中不成功或者是产生非同期的重合闸。
在传统的配电网继电保护与重合闸的配合过程中，一般单独采用前加速或者后加速方式，当采用前加速方式时，任何位置的故障都会跳开光伏电源，可能会扩大停电范围，延长了用户的停电时间。当采取后加速方式时，故障产生延时可能会使光伏电源受到负序电流的影响而遭到破坏。
2.3 对备用电源的影响
光伏电源接入前，配电网为辐射状网络，线路采用三相一次重合闸，而变电站、重要负荷采用备自投，以保证紧急断电时，特种设备的供电安全，提高供电可靠性。正常情况下，当主流电源因发生故障而断开时，则需要利用备用电源自动投入到供电状态，以尽快恢复供电。在接入光伏电源之后，为防止非同期合闸产生非常大的冲击电流对配电网和光伏电源设备带来的强烈冲击，这就要求对备用电源的自动投入过程更快，要求更高，能够迅速产生同期重合闸。
3.结论
将光伏电源接入配电网后，确实为我们节省了很多化石能源，解决了部分供电问题。但同时对馈线继电保护的影响也是不容忽视的，它的影响大小与电源的容量、接入电源的位置和很多方面都有关系。当一定容量的光伏电源接入到不同位置时，产生效果是不一样的，有可能会对馈线的保护有帮助作用，使得保护的范围更加广泛，也有可能使得保护范围更小了，这就要求我们有必要去想些方法使得系统保持一直是增强保护作用的状态，例如加装方向原件等等。同时在光伏电源侧可以安装一些低频装置，同时采用同期方式入网，避免对重合闸的不利影响。针对种种问题，我们必须想出妥善的解决方法来解决。同时在施行过程中，逐渐完善该问题，不要害怕失败和错误，只要通过大家的努力，相信一定能解决问题，使得光伏能源为我们所广泛使用。
参考文献
[1]刘健，倪建立，杜宇.配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法[J].电力系统自动化，1999，01.
[2]金兆杰.浅析当前低压配电网电压质量问题[J].华东电力，1987，04.
[3]汪东翔，董俊，蒋慕蓉.通信光伏电源简单设计——光电池及蓄电池用量计算[J].电力系统通信，1994，04.
[4]杨东.配电网线损计算方法分析研究[D].西安理工大学，2003.
【关键词】光伏电源；配电网；馈线保护；重合闸
青海太阳能资源丰富，尤其是柴达木盆地更是全国日照资源最为丰富地区，年日照时数3200—3600h年，总辐射量可达7000—8000MJ/㎡，2009年，《青海省太阳能产业发展及推广应用规划》出台，政府进一步明确了发展目标，将太阳能光伏产业列为青海省第五大支柱产业，计划到2020年，形成7500MW的并网太阳能发电装机容量。目前，随着国家政策的扶持和智能电网的建设，青海省光伏产业迅速增长，已建成的格尔木、乌兰等大型光伏电站，黄化公司辖区即将建成河南、泽库光伏电站。随着光伏能源的规模和数量的日益增多，使越来越多的光伏电源通过10kV馈线接入配电网，使配电网从原来的单端变为现在的多端，这可能会改变故障电流的方向、大小和时间等等，导致继电保护的误动或拒动。因此，非常有必要深入研究光伏电源对配电网馈线保护的影响。在发挥光伏电源带来的积极作用的前提下，又能尽量减小光伏电源所带来的一些不利影响。
1.配电网结构和传统馈线保护配置
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。配电网按照电压的等级来分类，可以分为高压配电网、中压配电网和低压配电网。如果按供电区的功能来分，又可将配电网分为城市配电网、农村配电网和工厂配电网等。而城市配电网一般都是指高压配电网。配电网一般都采用闭环设计和开环运行的方式，它的结构呈辐射状。
青海配电网基本上都是“手拉手”环网结构，正常运行时，馈线处于单端电源供电，而馈线保护，都是以配电网系统和用户没有接入任何电源为基础设计的，其潮流从电源到用户单向流动，系统保护的设计通常在变电站线路处安装电流继电器，主馈线上装设自动重合闸装置，然而随着光伏电源在配电网的接入，潮流分布不再是单一的从变电站母线流向各负荷，从而改变了配电网系统的短路电流分布。
继电保护是电力系统的重要组织成部分，对保证电网安全稳定运行起着非常重要的作用，必须具备选择性、速动性、灵敏性、可靠性。目前，配电网馈线保护一般配置三段式电流保护。即瞬时电流、定时限电流和过电流三种速断保护。瞬时电流速断保护是指通过断定躲过馈线末端短路时流过保护的最大三相短路电流，及时对故障进行切除；定时限电流速断保护是与其相邻线共同配合进行保护；过流速断保护则是按照躲过馈线最大的负荷电流，同时与相邻馈线的过流保护特性进行配合进行保护，可以有效的保护相邻馈线的安全。对于架空的馈线，应该配置一个三相一次重合闸，这样就可以在馈线发生瞬时性故障时，及时恢复供电，提高供电可靠性。
2.光伏系统接入配电网时对馈线保护的影响
光伏发电系统一般是通过10kV馈线接入配电网的，当故障发生时，接入光伏电源后，其故障电流的大小和分布明显与不接光伏电源时不同，当光伏电源容量与配电网系统容量相比足够大时，将会影响配电网原有继电保护装置的正常运行。由于光伏电源对故障电流的助增或分流作用，流过馈线保护的故障电流可能增大也可能减小，从而降低了馈线保护装置的保护范围和灵敏度。
2.1 对故障短路电流的影响
在传统配电网中，线路故障时短路电流为从电源端指向故障点的单一流向电流，因此主馈线上所配置的保护为无方向三段式过流保护或者反时限保护或者距离保护，另有重合闸装置。光伏电源接入配电网，会使配电网原来的供电结构发生变化，光伏电源将通过线路向负荷输送一定容量的功率。当配电网发生故障时，系统电源和光伏电源可能会同时向故障点提供短路电流，从而影响配电网短路电流的大小，甚至改变配电网短路电流的方向。短路电流的大小和方向将因受到光伏接入位置及容量的影响而发生变化，可能导致原保护系统发生误动作。目前还没有能够很好的解决这一问题，这就需要在光伏电源接入配电网后，重新考虑各方面的因素，进行馈线继电保护的整定计算，尽力使系统不会因为原保护系统的不正确动作而陷入频繁的故障。
2.2 对馈线重合闸的影响
实际上，配电网发生的故障基本上都是瞬时性的故障，因此在配电网中应用重合闸对提高系统的可靠性以及减少维护电网的工作量都有着很重要的意义。在单端供电的配电网结构下，对配电网馈线都是采用重合闸来实现瞬时故障的供电的，来保证配电网的安全稳定运行。但是光伏电源接入配电网后，若故障出现在系统电源进线侧，则有可能在重合闸动作时造成非同期重合，对光伏发电系统造成冲击。如果光伏电源与配电网之间的联络线在发生故障后跳开了，那么光伏电源就不会影响重合闸对配电网的保护作用。但如果在发生故障时光伏电站电源没有及时跳离馈线，那么就会与部分电网形成电力孤岛。在光伏电源试图维持孤岛电源的情况下，却同时也给重合闸带来了很大的隐患，使得重合闸的作用难以实现，在重合过程中不成功或者是产生非同期的重合闸。
在传统的配电网继电保护与重合闸的配合过程中，一般单独采用前加速或者后加速方式，当采用前加速方式时，任何位置的故障都会跳开光伏电源，可能会扩大停电范围，延长了用户的停电时间。当采取后加速方式时，故障产生延时可能会使光伏电源受到负序电流的影响而遭到破坏。
2.3 对备用电源的影响
光伏电源接入前，配电网为辐射状网络，线路采用三相一次重合闸，而变电站、重要负荷采用备自投，以保证紧急断电时，特种设备的供电安全，提高供电可靠性。正常情况下，当主流电源因发生故障而断开时，则需要利用备用电源自动投入到供电状态，以尽快恢复供电。在接入光伏电源之后，为防止非同期合闸产生非常大的冲击电流对配电网和光伏电源设备带来的强烈冲击，这就要求对备用电源的自动投入过程更快，要求更高，能够迅速产生同期重合闸。
3.结论
将光伏电源接入配电网后，确实为我们节省了很多化石能源，解决了部分供电问题。但同时对馈线继电保护的影响也是不容忽视的，它的影响大小与电源的容量、接入电源的位置和很多方面都有关系。当一定容量的光伏电源接入到不同位置时，产生效果是不一样的，有可能会对馈线的保护有帮助作用，使得保护的范围更加广泛，也有可能使得保护范围更小了，这就要求我们有必要去想些方法使得系统保持一直是增强保护作用的状态，例如加装方向原件等等。同时在光伏电源侧可以安装一些低频装置，同时采用同期方式入网，避免对重合闸的不利影响。针对种种问题，我们必须想出妥善的解决方法来解决。同时在施行过程中，逐渐完善该问题，不要害怕失败和错误，只要通过大家的努力，相信一定能解决问题，使得光伏能源为我们所广泛使用。
参考文献
[1]刘健，倪建立，杜宇.配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法[J].电力系统自动化，1999，01.
[2]金兆杰.浅析当前低压配电网电压质量问题[J].华东电力，1987，04.
[3]汪东翔，董俊，蒋慕蓉.通信光伏电源简单设计——光电池及蓄电池用量计算[J].电力系统通信，1994，04.
[4]杨东.配电网线损计算方法分析研究[D].西安理工大学，2003.