【摘要】本文重点针对大型光伏电站汇集系统产生的故障问 题特性展开了全面分析和研究，并且针对光伏电站汇集系统的故 障问题提出针对性的线路保护的策略，有效保证电站供电工作的 安全性和稳定性，防止出现严重的供电故障问题造成大面积断电， 对人们的日常生活质量产生不良影响。 【关键词】大型光伏电站；汇集系统；故障特性；线路防护 doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.32.2940

当前随着我国社会经济的整体发展速度不断加快，人们的生 活质量越来越高，但是在日常生活和工作过程中，对能源的消耗 量也越来越大，环境污问题受到了人们广泛的关注和重视。近 几年，我国并网光伏发电技术得到了全面发展和应用，目前为止， 我国光伏发电累计装机量达到了 43GW，已经超越了德国正式发 展成世界上光伏累计装机容量最大的国家，其中超过 80% 以上为 光伏发电。由于光伏发电站采用的是分散逆变以及集中并网供电 系统，在变电站内部汇集系统当中涵盖了多条供电线路，可以全 面保证光伏发电的整体质量和稳定性，同时提高光伏发电站的整 体发电效率，对推动我国电力产业不断朝着更高目标的发展打下 了良好的基础。 1. 大型光伏电站汇集系统故障电流特征 1.1 故障问题比较复杂 光伏发电站接入电网当中具有非常明确的技术规范要求，必 须保证大中型光伏电站需要具备低压穿越能力，从而给光伏侧保 护留出足够的动作时间。对于光伏发电自身所具有的电源特征， 逆变器属于并网接口的方式。在实际的工作过程中，造成故障电 流特征和传统同步发电机设备之间存在较大的差异性。光伏电源 在供电过程中，自身工作存在一定的间歇性，同时产生的随机波 动问题会引发不同程度的故障电流。通常情况下，这种故障问题 无法进行准确预测，电力电子器件的应用故障会直接造成供电电 流特征不稳定，以及供电稳定性受到明显的影响。因此，在一些 大型光伏发电站汇集系统工作过程中，产生的故障问题比较复杂， 造成整个计算模型分析模糊，给整个光伏配置工作带来了较大的 挑战和难度 [1]。 1.2 故障电流特征分析 在大型光伏电站汇集系统内部，基于站内光伏逆变器控制特 性展开分析和研究，产生故障问题之后由于逆变器的接口惯性， 时间长数相对较小，光伏发电单元产生的故障时间相对较短，通 常情况下故障出现的时间仅为数毫秒，因此可以忽略不计。供电 电流会迅速进入到故障稳态运行工作模式下，其中故障电流的工 作特征，主要受到故障穿越控制目标的影响。根据不同的控制工 作目标，需要对电流的计算公式进行选择，从中可以得到光伏利 用器在注入电网过程中的正确顺序，同时对正序和负序短路电流 的幅值大小进行准确设定。 通过对大型光伏电站汇集系统故障电流计算公式推导分析， 可以得出光伏发电单元内部产生故障问题的电流，主要受到并网 点中序电压电路系数所产生的影响，并网点电压出现不对称，同 时在产生故障问题时会存在大量有功和无功功率产生的干扰。由 于光伏电池板在工作过程中的电压和功率特性，故障产生之后不 需要进行泄荷，可以在直流供电线上直接过渡到新的供电平衡状 态。由于系统内部控制器的响应时间相对较快，可以迅速跟上指 令数据值，因此，所产生的故障时间相对较短，不会产生明显的 衰减分量以及谐波分量等，在汇集系统的稳态工作期间故障电流 基本保持稳定 [2]。 在大型光伏电站汇集系统内部，通常会设有静止无功发生器， 通过该设备的使用可以直接补偿变电站内部线路中的无功损耗。 在产生电流故障过程中，对其提供出无功支撑母线电压，因此在 产生故障问题前后，需要通过光伏发电电源为其提供出相应的无 功功率，同时还需要充分考虑到该光伏电站内部逆变器所使用的 抑制电流，采取针对性控制策略来加以解决。