光伏并网对配电网电流的影响及自适应保护方法的研究

摘要

当今社会能源日益紧张，环境污染日益严重，太阳能因其无污染的环保性和可再生的持续性等优势得到各界的广泛关注和研究。光伏独立发电和光伏电源并入电网两种形式的光伏应用也得到了快速发展。然而，光伏电源(Photovoltaic，简称PV)并入电网后，不仅会改变原有配电网拓扑结构，而且网络中潮流方向和短路电流也会随着光伏电源容量和并入位置的不同情况实时变化。这些都给现有的三段式电流保护带来严重影响，甚至引起保护的拒动或误动。因此，有必要研究光伏电源并入配电网后的新型保护方案。
　　根据光伏发电原理，在MATLAB仿真软件中搭建出光伏电池数学模型，并对得到的光伏电池的输出特性曲线进行分析，研究光照强度和温度对光伏电池输出电流和输出功率的影响。在光伏电池最大功率点跟踪控制方法中，主要分析变步长电导增量法的跟踪原理，并结合固定电压法和变步长电导增量法，采用恒压控制电导增量法。研究了两级式光伏并网的拓扑结构，并在MATLAB软件中搭建三相光伏并网仿真模型，并根据仿真结果研究光伏并网的特性。
　　理论分析现有配电网的三段式电流保护的动作条件和保护范围，在PSCAD软件中搭建含光伏电源的配电网模型进行仿真分析。得到光伏电源从不同馈线、不同位置以及不同容量并入配电网，发生不同故障情况下流过各保护的故障电流，并对比分析此故障电流对未并入光伏的配电网保护的影响。
　　从光伏并网发电系统理论分析入手，提出根据保护点复合序网电压进行自适应电流保护整定的方案。第一步，提取保护处电压和正序故障电流相位差来判定故障发生在光伏电源上游还是下游；第二步，由零序和负序分量判定故障类型，选定整定值方案；第三步，利用复合序网电压求取保护安装处的电流整定值，进行自适应保护动作。通过仿真验证了该保护方案可根据光伏电源并入位置、容量、发生故障位置的不同，实现自适应电流保护的在线保护整定，能够有效提高本地保护范围。