含光伏電站的配電網檢修方式研究

摘 要：根據光伏電源特點及電網接線方式，本文對含分布式電源（光伏電站）的配電網正常檢修方式實例進行介紹。研究結果表明，合理配置配電網設備保護，準確預測光伏發電功率，充分利用光伏電源發電容量，能使含光伏電站的配電網系統檢修方式更靈活，電網供電可靠性進一步加強。

關鍵詞：光伏電站 運行方式 配電網

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0124-02

近年來，分布式光伏電源（DG）由于其清潔性得到了飛速發展，加之光伏電池組件價格的大幅下降和政府、電網企業政策上的強力扶持，大量小于6兆瓦[1]的光伏分布式電源接入配電網系統。配電網中大量光伏分布式電源的接入，使配電網系統接線、繼電保護進一步復雜，既影響了調度負荷預測的精度，又增加了配網設備運行、調度單位的運維、調控難度。文中案例對分布式電源輸出功率進行準確預測，合理安排運行方式，充分利用分布式電源容量，使含分布式電源（文中分布式電源）的配電網停電方式靈活多樣，從而提升了配電網的供電可靠性。

1 配電網中光伏電站的接入方式

通常，配電網的光伏電站主要有以下接入方式：（1）以380 V接入低壓線路的超小型光伏電站。（2）以10 kV（20 kV）專線形式接入公用電網的小型光伏電站（本文主要討論）。（3）以“T”接10 kV線路接入的小型光伏電站。光伏電站接入方式的差異，其對配電網保護配置、運行方式的影響也不相同。

2 光伏電站專線接入方式下的配電網檢修方式安排

2.1 以專線形式接入的光伏電站2011年年底，金壇地區配電網新增了兩條專線接入的10 kV光伏電站（如圖1）

其中，接入的110 kV變電站為單母線雙主變接線方式。正常情況10 kV母聯運行（#2主變未投運），圖中以系統電源代替主變101開關及以上設備。10 kVI、II段出線八條，總最大負荷電流約為480 A。

正常方式下的保護配置情況。

系統電源側變壓器配置常規的差動保護及高低壓側帶復合電壓閉鎖的后備保護；10 kV出線開關采用帶時限的純電流保護；10 kV光伏電站并網線路采用光纖差動保護；10 kV并網光伏電站內部配置防孤島保護及低周低壓解列保護。

2.2 對應的電源側檢修方式安排

（1）電源側檢修一次方式安排當電源側設備，比如主變、110 kV母線、110 kV線路需停役檢修時，由于10 kV串供線（圖2）路串供裕量的限制（圖二，按線路運行規程，安全電流為380 A），必須充分利用光伏電站的出力才能保證10 kV出線持續供電。而要保證串供線路和10 kV張家線不超載，需要較為準確地預測10 kV光伏線功率。

（2）并網光伏電站的物理方法功率預測光伏電池主要與輻照強度（太陽入射角、云量）、溫度等自然因素以及光伏電站的智能化程度、運維水平等管理因素相關，對短期、超短期功率預測，決定性因素主要是自然因素中的云量和溫度[2]。假設檢修計劃制定日為D，電源側設備停電檢修日期為D+7（若停電間隔時間過長，氣象數據失去準確性，則不能安排以光伏電源為主檢修方式），檢修當日停電時間初定為二小時。若云量、溫度已知，按照相似原則取典型日發電電流值，參照經驗公式可得檢修當日實際出力電流（如圖4）。

即：I=I*×（Y/Y*）×（1+γ），其中I為預測日當日出力電流，I*為參考的典型日出力電流，Y和Y*分別為預測日和參考日云量數值，γ為出力電流與環境溫度的系數。

（3）檢修日配電網供電容量校核按照方式安排，檢修計劃安排在光伏電站發電電流最大值期間，即11：00～14：00之間。

對光伏電站接入變電所的10 kV負荷進行預測、分析，結合唯一可串供線路——10 kV張家線電流裕度分析：安全電流380 A，線路自身負荷電流為30 A，電流穩定，實際最大電流裕度為350 A。結合以上數據可以繪制出10 kV串供線路電流裕度圖。

由圖4可知，合理安排檢修時間，充分利用光伏電站出力，文中配電網系統在電源側設備短時檢修停役的情況下，具備足夠裕量保證配網用戶持續供電。

（4）檢修方式下保護、自動化裝置的調整和預案安排在10 kV外電源線路、光伏電站聯合供電的檢修方式下，除被串供線路外，其他配網饋供線路仍保持原有運行模式，故只將其重合閘即可。考慮到運行方式的薄弱，以及配網線路保護無方向，將被串供線路重合閘停用、全部保護停用。光伏電站并網線路仍啟用光纖差動保護，電站內部進線開關仍啟用防孤島保護、低周低壓解列保護，低周低壓時間定值改為零秒。

（5）故障應對和預案安排檢修方式下可能會有下列故障和異常情況。

①串供線路、10 kV母線設備故障。此時光伏并網線路保護不會動作，光伏電站依靠低周低壓解列保護快速動作，以防串供線路重合發生非同期。若串供線路重合成功，則恢復并網。

②10 kV線路故障。若饋電線路故障，則饋電線路跳閘不重合；若光伏并網線跳閘，則光纖差動保護動作不重合，為防止串供線路超載，按照預先安排對部分線路調度停電。

③串供線路、10 kV母線設備或者10 kV出線單相接地，此時，光伏電站低周低壓保護動作跳閘，為防線路超載，按照預先安排對部分線路調度停電；對線路進行接地查找后及時恢復光伏電站并網。

3 結論

大量光伏電站的并網運行給電網、特別是配電網的運行、維護帶來了巨大挑戰。本文結合實例對光伏電站進行發電功率預測，按照預測裕量合理安排檢修時段，認真編制應對預案，保證了配電網持續可靠供電，為含光伏電站的配電網調控運行提供了思路和參考方案。

參考文獻

[1] 江蘇省電力公司.江蘇電網光伏電站調度運行管理規定（試行）.

[2] 盧靜、翟海青，劉純，等.光伏發電統計方法研究[J].華東電力，2010，38（4）：1.