包永福

摘要：隨著分布式光伏發(fā)電技術(shù)的不斷成熟和迅速發(fā)展，大量逆變型分布式光伏電源接入配電網(wǎng)，使配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和潮流分布變得更加復(fù)雜，傳統(tǒng)保護(hù)配置策略受到較大沖擊和影響，甚至對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成破壞。為解決逆變型分布式光伏電源接入配電網(wǎng)的保護(hù)配置難題，從光伏發(fā)電原理、含逆變型分布式光伏電源配電網(wǎng)的故障特性兩個(gè)方面，對(duì)含逆變型分布式光伏電源的配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置策略進(jìn)行了分析和研究，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了新的保護(hù)策略完全符合配電網(wǎng)繼電保護(hù)要求。

關(guān)鍵詞：分布式光伏電源;配電網(wǎng);安全運(yùn)行

引言

近年來(lái)，越來(lái)越多的分布式光伏電源接入配電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理提出了新的挑戰(zhàn)，配電網(wǎng)由傳統(tǒng)輻射式的單端電網(wǎng)變成一個(gè)有源多端電網(wǎng)，在停電檢修的區(qū)域內(nèi)有可能會(huì)存在孤島運(yùn)行的分布式光伏電源，造成倒送電，對(duì)中低壓配電網(wǎng)運(yùn)行檢修、安全作業(yè)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

1分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，可以使用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，這種獲取電能的裝置即光伏電源，其依托太陽(yáng)的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)發(fā)出的熱量，在電池板等裝置的作用下，生產(chǎn)出電能，這種電能可以作為有效的電源供應(yīng)給所需的人使用。光伏電源的裝置結(jié)構(gòu)主要包括三部分，即控制器、太陽(yáng)能電池板、逆變器，在共同作用下進(jìn)行電能的發(fā)電與儲(chǔ)存。這種電源的電壓等級(jí)較低，在生產(chǎn)使用的過(guò)程中，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，使用靈活，尤其是對(duì)于一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的居民而言，使用太陽(yáng)能供電的效果好于電網(wǎng)供電，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯。在使用區(qū)域發(fā)電后，該電源可以獨(dú)立使用，或者可以連接周邊的配電網(wǎng)共同配電。其有著較強(qiáng)的地區(qū)適應(yīng)性，儲(chǔ)備的電能基本可以供應(yīng)本地區(qū)人們的用電所需。但是在進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，太陽(yáng)能受氣候等因素干擾，容易出現(xiàn)輸出功率異常等情況，并網(wǎng)運(yùn)行可能會(huì)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使得電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)控?zé)o法順利進(jìn)行。現(xiàn)階段，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)于分布式光伏并網(wǎng)工作提出了規(guī)范性要求，使得光伏電源需要按照要求進(jìn)行并網(wǎng)輸電，減少并網(wǎng)后的不利影響。要求指出，首先，并網(wǎng)后光伏電源可以為電網(wǎng)輸送電力資源，且能夠促使電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其次，接入的光伏電源數(shù)量需要控制，多個(gè)電源的總體影響較大，且接入的總?cè)萘啃杩刂?，不可超過(guò)上級(jí)變壓器有效負(fù)荷量的1/4。最后，該電源的短路和額定電流的比值需要在10kV以上;根據(jù)電網(wǎng)條件、裝機(jī)容量，確定并網(wǎng)電壓等級(jí)，一般光伏電源的電壓值處于8kV以下，或者低于8kV時(shí)，配電網(wǎng)的電壓值即為220kV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，則可以先進(jìn)行低電壓的并網(wǎng)。因此，供電單位在本地區(qū)的供電中，根據(jù)該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)并網(wǎng)工作進(jìn)行檢查監(jiān)督，找出影響電網(wǎng)穩(wěn)定性的因素，及時(shí)采取有效的手段進(jìn)行規(guī)避處理，確保分布式光伏并網(wǎng)工作的安全可靠性。

2分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)的影響

2.1對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

分布式電源的接入，使得配電網(wǎng)規(guī)劃突破了傳統(tǒng)的方式，主要表現(xiàn)為分布式電源的接入會(huì)影響系統(tǒng)的負(fù)荷增長(zhǎng)模式，使原有的配電系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)和規(guī)劃面臨著更大的不確定性;配電網(wǎng)本身節(jié)點(diǎn)數(shù)非常多，系統(tǒng)增加的大量分布式電源節(jié)點(diǎn)，使得在所有可能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案更加困難;由于分布式電源的投資建設(shè)單位多為投資公司、私營(yíng)企業(yè)或個(gè)人，在項(xiàng)目建設(shè)中往往僅從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，缺少中期或遠(yuǎn)景的項(xiàng)目規(guī)劃，存在較大的不確定性，這與供電企業(yè)配電網(wǎng)規(guī)劃的前瞻性存在明顯的不匹配。

2.2對(duì)饋線電壓的影響

分布式電源大多接入呈輻射狀的10kV或0.4kV配電網(wǎng)，穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，配電網(wǎng)電壓一般沿潮流方向逐漸降低。分布式電源接入后，改變了原線路潮流分布，使各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓被抬高，甚至可能導(dǎo)致一些負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏移超標(biāo)。由于接入位置、容量和控制的不合理，分布式電源的引入，常使配電線路上的負(fù)荷潮流變化較大，增加了配電網(wǎng)潮流的不確定性。大量電力電子器件的使用給系統(tǒng)帶來(lái)大量諧波，諧波的幅度和階次受到發(fā)電方式及轉(zhuǎn)換器工作模式的影響，對(duì)電壓的穩(wěn)定性和電壓的波形都產(chǎn)生不同程度的影響。

3含有分布式光伏電源中低壓配電網(wǎng)安全運(yùn)行策略

3.1嚴(yán)格把控并網(wǎng)施工

將與電網(wǎng)安全密切相關(guān)的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備測(cè)試、電能質(zhì)量測(cè)試、電網(wǎng)故障測(cè)試、交（直）流配電設(shè)備保護(hù)功能測(cè)試、觸電保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)和接地檢查等內(nèi)容列入并網(wǎng)驗(yàn)收內(nèi)容，從嚴(yán)把好工程驗(yàn)收關(guān)，確保分布式光伏電源并網(wǎng)安全。根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際情況，提出了選用高效節(jié)能型變壓器、T接方式接入系統(tǒng)，采用帶隔離功能斷路器，低壓并網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)具備開斷故障電流能力的光伏并網(wǎng)專用斷路器，滿足反孤島裝置使用要求，接入箱應(yīng)配置配電智能終端裝置，線路金具按“節(jié)能型、絕緣型”原則選用等一系列探索性標(biāo)準(zhǔn)。

3.2防范孤島運(yùn)行，確保人身安全

分布式光伏并網(wǎng)后存在的孤島運(yùn)行模式對(duì)檢修人員安全會(huì)帶來(lái)隱患，需要通過(guò)有效的管理，防范孤島運(yùn)行引起的檢修安全。（1）管理層面解決光伏發(fā)電孤島供電引起的檢修安全隱患。在配網(wǎng)檢修前，相關(guān)管理人員負(fù)責(zé)通知分布式用戶，斷開所有的分布式光伏發(fā)電，避免孤島現(xiàn)象的出現(xiàn)。并將存在分布式光伏發(fā)電的線路作為特殊線路納入電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警管控，檢修前安排專責(zé)監(jiān)護(hù)人到現(xiàn)場(chǎng)檢查用戶側(cè)安措是否執(zhí)行到位。在光伏項(xiàng)目投運(yùn)后，管理部門應(yīng)在配電線路一次接線圖中的光伏線路公共接入點(diǎn)設(shè)備處醒目標(biāo)明。（2）安裝反孤島裝置。為解決未來(lái)大量分布式光伏接入引起的管理工作量過(guò)大，難以一一通知用戶切除發(fā)電系統(tǒng)，要安裝反孤島裝置。反孤島裝置由操作開關(guān)和擾動(dòng)負(fù)載組成，在低壓配網(wǎng)檢修前，工作人員啟動(dòng)反孤島裝置，一旦出現(xiàn)孤島運(yùn)行，裝置中的擾動(dòng)負(fù)載就能立即發(fā)揮作用，破壞孤島狀態(tài)，保障檢修人員的安全。（3）強(qiáng)化巡視。結(jié)合配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維管理要求，細(xì)化光伏并網(wǎng)定期巡檢、日常運(yùn)維檢修安全管理要求。根據(jù)上級(jí)有關(guān)規(guī)程規(guī)定和本單位配電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程來(lái)組織光伏發(fā)電配套供配電設(shè)施的運(yùn)行管理工作。光伏發(fā)電配套供配電中壓設(shè)施每月巡視一次，光伏發(fā)電送出的0.4千伏線路每季度巡視一次。在特殊情況下可以增加巡檢次數(shù)。對(duì)日常巡查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行記錄、分析、匯總，重大問(wèn)題向運(yùn)維檢修部匯報(bào)，設(shè)備缺陷按照本單位缺陷管理流程處理，每月統(tǒng)計(jì)匯總光伏發(fā)電配套供配電設(shè)施巡視報(bào)表，并上報(bào)運(yùn)維檢修部。通過(guò)建立完善的運(yùn)維檢修機(jī)制，可以提高光伏發(fā)電配套設(shè)備的可靠性和設(shè)備缺陷的管理水平，提升設(shè)備故障搶修速度與修復(fù)質(zhì)量，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

3.3加快支持系統(tǒng)建設(shè)

分布式電源的接入將對(duì)智能配電網(wǎng)運(yùn)行以及大電網(wǎng)的調(diào)峰能力帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)。分布式電源上網(wǎng)引起的配電網(wǎng)雙向潮流，對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行和保護(hù)都會(huì)產(chǎn)生諸多不利影響。因此，需要加快智能配電網(wǎng)的建設(shè)，通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化的高級(jí)功能應(yīng)用，自動(dòng)計(jì)算潮流，自動(dòng)分析隔離故障，滿足高滲透率分布式電源接入需求，為電網(wǎng)分布式電源的接入提供堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐。

結(jié)語(yǔ)

面對(duì)當(dāng)前社會(huì)中存在的供電問(wèn)題，需要在全國(guó)各地區(qū)進(jìn)行分布式光伏電源的應(yīng)用推廣工作，但是其在與配電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)供電的過(guò)程中，供電單位需要對(duì)常見(jiàn)的問(wèn)題多進(jìn)行研究，以便能夠在應(yīng)用之前，通過(guò)合理的施工與調(diào)節(jié)，減少問(wèn)題的發(fā)生率，并且便于配電網(wǎng)檢修人員在供電期間發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，能夠準(zhǔn)確找到問(wèn)題的原因與解決方法，不斷提高配網(wǎng)供電的效率和質(zhì)量。

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