淺析分布式電源的接入對配電網(wǎng)的影響

祁文坤

國網(wǎng)湖北省電力公司恩施供電公司

淺析分布式電源的接入對配電網(wǎng)的影響

祁文坤

國網(wǎng)湖北省電力公司恩施供電公司

未來傳統(tǒng)能源的枯竭將不可避免，可再生能源形式的分布式電源逐漸成為熱點，然而隨著國內(nèi)分布式電源數(shù)量、規(guī)模的不斷增長，通過將其接入配電網(wǎng)能夠有效緩解資源短缺及使用化學(xué)燃料造成的污染問題。但是由于分布式電源接入配電網(wǎng)后明顯改變了傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在系統(tǒng)發(fā)生故障時，原有的繼電保護(hù)系統(tǒng)動作行為受到很大影響。在本文里，我們就針對這一問題進(jìn)行探討其保護(hù)配置方法。

配電網(wǎng)；自適應(yīng)；疊加原理；繼電保護(hù)；分布式電源

引言

分布式電源(DG)接入配電網(wǎng)之后，必然會轉(zhuǎn)變電網(wǎng)過去的單電源、放射狀結(jié)構(gòu)特點，讓配電網(wǎng)內(nèi)部各個支路的潮流不僅僅是單方向的流動，可以說，讓系統(tǒng)中短路電流的方向與大小發(fā)生了直接的轉(zhuǎn)變，甚至還可能造成配電網(wǎng)故障無法及時隔離，導(dǎo)致配電網(wǎng)故障逐漸蔓延。所以，我們必須要深入探討DG接入配電網(wǎng)對于繼電保護(hù)所造成的影響，同時，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步分析DG接入配電網(wǎng)后的電流保護(hù)方案。

1 DG接入對繼電保護(hù)的影響

1.1 DG對配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響

DG接入配電網(wǎng)后對繼電保護(hù)的影響不可避免，其影響一般與容量、接入位置、類型有關(guān)。目前10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般是環(huán)型網(wǎng)架，輻射形單電源供電，10kV線路通常采用傳統(tǒng)的三段式的過電流保護(hù)作為線路的主保護(hù)和后備保護(hù)。從配電網(wǎng)的特點分析DG接入對配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)存在多方面的影響，其中最為典型的影響包括以下幾個方面：①導(dǎo)致本線路保護(hù)的靈敏度降低及拒動；②導(dǎo)致本線路保護(hù)發(fā)生誤動；③導(dǎo)致相鄰線路的瞬時速斷保護(hù)誤動并失去選擇性；④導(dǎo)致重合閘不成功或非同期合閘；⑤可能形成非計劃孤島，影響系統(tǒng)安全和供電質(zhì)量。

1.2 DG接入線路及相鄰線路發(fā)生短路

DG接入點上游線路發(fā)生短路故障，受反方向短路電流影響，短路發(fā)生點至DG接入點之間的電流保護(hù)可能誤動作，不會影響到其他位置的電流保護(hù)。DG接入點下游線路發(fā)生短路故障，DG接入點上游線路因短路電流減小導(dǎo)致靈敏度降低，電流保護(hù)可能發(fā)生拒動，而短路發(fā)生點至DG接入點受助增作用影響短路電流增大，保護(hù)靈敏度隨之增加，這就可能導(dǎo)致保護(hù)范圍擴(kuò)大到下一條線路而引起保護(hù)誤動作。由上述分析可知，DG的接入會對配電網(wǎng)的繼電保護(hù)和系統(tǒng)的可靠性帶來不利的影響，所以在優(yōu)化配置分布式電源時，考慮繼電保護(hù)的約束必不可少。在傳統(tǒng)三段式電流保護(hù)中，I段瞬時電流速斷保護(hù)最為重要，所以本文重點分析的是配電網(wǎng)中接入DG后，對保護(hù)裝置原有電流保護(hù)的I段的影響。采取的思路是對短路電流進(jìn)行約束，用懲罰函數(shù)淘汰掉短路電流大于保護(hù)裝置原有I段整定值的解。

2 分布式電源的接入對配電網(wǎng)的策略

2.1 開斷設(shè)備改造

分布式電源的接入會導(dǎo)致短路點電流的增加，降低斷路器開斷裕度，嚴(yán)重時甚至造成斷路器不能正常開斷。因此需對分布式電源并網(wǎng)后各斷路器安裝處可能出現(xiàn)的最大短路電流重新進(jìn)行校驗，并更換不滿足運行要求的斷路器。

2.2 協(xié)調(diào)控制策略

采用微電網(wǎng)中央控制器，對分布式電源運行狀態(tài)進(jìn)行采集和監(jiān)視，實現(xiàn)微電網(wǎng)電源、儲能、負(fù)荷的實時動態(tài)調(diào)節(jié)功能，保證微電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。主要控制模式有：并網(wǎng)運行、孤網(wǎng)運行、并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)、孤網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)等。1)并網(wǎng)運行。微電網(wǎng)中央控制器執(zhí)行并網(wǎng)運行的實時控制策略。為提高分布式電源利用效率，微電源一般以最大出力運行，儲能裝置將起到平抑微電源出力波動、削峰填谷等作用。同時，儲能控制器將按照中央控制器下達(dá)的調(diào)控指令實現(xiàn)儲能裝置的充放電，確保聯(lián)絡(luò)線路輸送功率在規(guī)定的范圍內(nèi)。2)孤網(wǎng)運行。微電網(wǎng)中央控制器執(zhí)行孤網(wǎng)運行實時控制策略。一般將可控的微電源作為微電網(wǎng)主電源，并以恒壓恒頻(U/f)控制方式運行，其他微電源和儲能裝置則根據(jù)微電網(wǎng)中央控制器下達(dá)的調(diào)控指令調(diào)節(jié)各自的運行出力，實現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部電力供需平衡。當(dāng)可控微電源和儲能裝置的調(diào)節(jié)能力不足時，微電網(wǎng)中央控制器將下達(dá)微電源/儲能/負(fù)荷投切指令。

2.3 DG對配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響應(yīng)對措施

DG的接入已經(jīng)對配電網(wǎng)傳統(tǒng)三段式電流保護(hù)產(chǎn)生了不利影響，一些文獻(xiàn)已經(jīng)提出了一些解決方案：如基于Agent技術(shù)的保護(hù)方案通過在配電網(wǎng)中構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，引入智能終端單元，保護(hù)方案依靠通信網(wǎng)絡(luò)來采集信息可以實現(xiàn)保護(hù)的電氣量和狀態(tài)量信息，并將這些信息通過通信網(wǎng)絡(luò)匯集，再對各處的信息進(jìn)行整體分析判斷，從而實現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位及切除。在智能電網(wǎng)與廣域通信網(wǎng)更加緊密結(jié)合后，智能保護(hù)裝置可以根據(jù)更加實時準(zhǔn)確的對配電網(wǎng)故障作出反應(yīng)，DG也可以更好地融入未來的智能配電網(wǎng)中。在DG接入點加裝故障限流器(FaultCurrentLimiter，F(xiàn)CL)來限制故障時DG提供的助增電流的影響。根據(jù)自適應(yīng)保護(hù)，帶DG的配電網(wǎng)根據(jù)系統(tǒng)運行方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼肮收蠒r電氣量的實時變化，同步調(diào)整保護(hù)裝置參數(shù)及定值采用浮動門檻等。以上方法都是努力將DG接入后對配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及潮流的不利影響降至最低，使其不至于影響配電網(wǎng)保護(hù)的正確動作或使得配電網(wǎng)保護(hù)裝置能適應(yīng)DG接入的新型拓?fù)洌瑥亩古潆娋W(wǎng)在DG接入和保護(hù)之間找到最優(yōu)平衡點。

結(jié)語

在電力系統(tǒng)中，配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端，直接與用戶相連，聯(lián)系了電源或輸變電系統(tǒng)與用戶，負(fù)責(zé)將電力從變電站輸送到用戶，一旦配電系統(tǒng)發(fā)生故障就會造成大量的負(fù)荷丟失，使用戶或者企業(yè)失電。配電系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到用戶供電的連續(xù)性。而能源的需求量越來越大，導(dǎo)致各種新型分布式電源接入配電網(wǎng)，新型能源發(fā)電接入配網(wǎng)是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向，同時，分布式電源的接入，使傳統(tǒng)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、供電來源、潮流方向等都發(fā)生了巨大的變化，因此有必要分析和評估分布式電源接入后對配電系統(tǒng)的影響。

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