光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線電壓的影響及其保護(hù)

王言方??

摘要：光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的接入位置、功率、因數(shù)以及容量對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線的電壓影響較大，同時(shí)影響并網(wǎng)后不同節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的電壓值。因此，為探究并網(wǎng)位置與線路末端的距離對(duì)電能質(zhì)量的影響，作者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線電壓的影響及其保護(hù)進(jìn)行研究分析，以期得出相關(guān)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：光伏分布式；發(fā)電系統(tǒng)；農(nóng)網(wǎng)饋線電壓

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，合理的利用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)解決農(nóng)網(wǎng)低電壓?jiǎn)栴}，是當(dāng)前電力企業(yè)的主要發(fā)展方向，以提升農(nóng)網(wǎng)電壓質(zhì)量。當(dāng)前，由于我國(guó)太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)利用效率不斷提升，使光伏發(fā)電在電能生產(chǎn)中所占比例不斷升高，對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)多方面都產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，例如，在電能質(zhì)量穩(wěn)定、繼電保護(hù)等方面。

一、光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)工作原理

光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)通常由并網(wǎng)逆變器、太陽(yáng)能電池以及各類組件等組成，部分特殊系統(tǒng)還包括匯流箱、監(jiān)控設(shè)備、運(yùn)行顯示設(shè)備以及數(shù)據(jù)交換設(shè)備等。系統(tǒng)工作原理是將太陽(yáng)能電池陣列產(chǎn)生的直流電利用并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，從而將電能輸送到電網(wǎng)中。

二、光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線電壓的影響

在光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，影響農(nóng)網(wǎng)饋線電壓因素主要包括以下幾點(diǎn)：光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)接入點(diǎn)、光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)功率因數(shù)以及光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)容量。

（一）系統(tǒng)容量對(duì)電壓的影響

當(dāng)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)容量不同時(shí)，對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線電壓的影響存在一定的差異。在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，發(fā)電系統(tǒng)的容量與農(nóng)網(wǎng)饋線電壓成正比，即，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的總?cè)萘吭酱螅伨€電壓越大。但隨著光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)的接入，會(huì)伴隨著系統(tǒng)容量輸入，降低并網(wǎng)前端的容量需求，利用電壓器減少為主饋線的傳輸容量，升高前端饋線電壓。以此可知，饋線電壓會(huì)隨著光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)的電容量變化而變化[1]。

（二）系統(tǒng)功率對(duì)電壓的影響

系統(tǒng)功率因數(shù)的改變，是影響農(nóng)網(wǎng)饋線電壓的因素之一，例如，利用并網(wǎng)逆變器進(jìn)行并網(wǎng)，可以使系統(tǒng)功率因數(shù)不同，功率因數(shù)的滯后與超前，都會(huì)對(duì)電壓曲線產(chǎn)生較大影響。當(dāng)利用并網(wǎng)逆變器使功率因數(shù)滯后運(yùn)行時(shí)，可使農(nóng)網(wǎng)饋線電壓數(shù)值提升，二者之間形成正比，即，系統(tǒng)功率越大，農(nóng)網(wǎng)饋線電壓越大；當(dāng)利用并網(wǎng)逆變器使功率因數(shù)超前運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)網(wǎng)饋線電壓數(shù)值降低，二者形成反比，即，系統(tǒng)功率越小，農(nóng)網(wǎng)饋線電壓越大。

（三）系統(tǒng)接入點(diǎn)對(duì)電壓的影響

在功率因數(shù)與系統(tǒng)總?cè)萘坎蛔兊墓夥植际桨l(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)接入點(diǎn)靠近總饋線始端時(shí)，電壓曲線變化較小，反之，當(dāng)系統(tǒng)接入點(diǎn)靠近總饋線末端時(shí)，電壓曲線變化較大，因此可知，在主變壓器末端進(jìn)行并網(wǎng)時(shí)，可以有效的提升整體電壓。

三、光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的保護(hù)措施

（一）研究太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)接入公共電網(wǎng)監(jiān)控設(shè)施

在光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)過(guò)程中，由于DG系統(tǒng)的輸出功率不斷變化，直接影響逆變器中電力電子元件產(chǎn)生的諧波量，使諧波量不斷增加。并且，由于單向逆變器的使用，導(dǎo)致電網(wǎng)三相出現(xiàn)不平衡，在光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)單形式并網(wǎng)下更加突出。因此，應(yīng)加大力度研究太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)接入公共電網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)施，改變光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后的原配電系統(tǒng)的故障特征，將故障后的各電氣點(diǎn)進(jìn)行多樣變化，以保證工作人員快速進(jìn)行保護(hù)措施，盡量減少線路故障帶來(lái)的損失和影響，第一時(shí)間恢復(fù)供電。

（二）完善當(dāng)前光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范

加強(qiáng)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)的有序化、規(guī)范化以及標(biāo)準(zhǔn)化，完善我國(guó)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，保證在實(shí)際并網(wǎng)工作中，不受外力因素影響，降低安全事故的發(fā)生幾率，保證電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，相關(guān)部門(mén)還應(yīng)完善DG系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整參數(shù)策略標(biāo)準(zhǔn)、并網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、大電網(wǎng)影響擾動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及用戶電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，以保證我國(guó)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)工作順利進(jìn)行。

（三）利用光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行保護(hù)

充分利用光伏逆變器，可以有效的保護(hù)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時(shí)不受影響。當(dāng)并網(wǎng)線路出現(xiàn)故障或者掉電時(shí)，相關(guān)光伏并網(wǎng)逆變器會(huì)對(duì)電網(wǎng)的相關(guān)頻率、相位以及幅值進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)停止工作；當(dāng)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)光伏并網(wǎng)逆變器會(huì)利用短路短延時(shí)、過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)以及短路瞬時(shí)保護(hù)等功能，立即將光伏發(fā)電系統(tǒng)從配電網(wǎng)中切除，以保護(hù)電網(wǎng)不受影響。并且，光伏發(fā)電系統(tǒng)自身應(yīng)具備相應(yīng)的過(guò)載保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、接地保護(hù)以及瞬時(shí)過(guò)電流保護(hù)等保護(hù)功能。

（四）應(yīng)用光伏逆變器低電壓穿越技術(shù)

低電壓穿越技術(shù)采用快速電壓電流閉環(huán)算法，其本身具有穩(wěn)定可靠的低壓穿越功能。例如，當(dāng)電網(wǎng)電壓瞬間跌落時(shí)，未采用低壓穿越技術(shù)的光伏逆變器會(huì)出現(xiàn)過(guò)電流現(xiàn)象，從而導(dǎo)致逆變器切除電網(wǎng)，而采用低壓穿越技術(shù)的光伏逆變器，可以利用瞬時(shí)電流和瞬時(shí)電壓算法，在極短的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出電流實(shí)際變化和電壓跌落值，從而調(diào)整輸出電壓的相角與幅值，改變輸出電流的大小，保證電壓跌落瞬間光伏逆變器正常工作。并且，在計(jì)算出電壓值后，光伏逆變器可以將電網(wǎng)電壓與低壓穿越電壓相比較，如電網(wǎng)電壓在規(guī)定范圍內(nèi)，光伏逆變器正常工作，反之，光伏逆變器停止工作并發(fā)出警報(bào)[2]。

（五）應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)防孤島效應(yīng)技術(shù)

在光伏逆變器檢測(cè)過(guò)程中，其主要檢測(cè)方法分為兩種，一種是主動(dòng)式檢測(cè)方方，另一種是被動(dòng)式檢測(cè)方法。主動(dòng)式檢測(cè)方法是指，通過(guò)逆變器內(nèi)部電路，定時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行小信號(hào)干擾，通過(guò)收集反饋回來(lái)的信息，利用逆變器自身的處理器對(duì)電網(wǎng)是否出現(xiàn)失電現(xiàn)象進(jìn)行判斷；被動(dòng)檢測(cè)方法是指，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)內(nèi)部電壓的幅值、相位以及頻率等，收集相關(guān)參數(shù)變化，并在逆變器內(nèi)部進(jìn)行處理計(jì)算，從而防止孤島效應(yīng)發(fā)生。

四、結(jié)論

綜上所述，作者通過(guò)對(duì)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線電壓影響的研究，明確光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率因數(shù)、容量以及接入位置對(duì)末端電壓的直接影響，為我國(guó)光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)提供相關(guān)依據(jù)證明。但在實(shí)際的并網(wǎng)過(guò)程中，還存在一些不足之處，需要相關(guān)人員不斷完善，以保證我國(guó)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊成鵬.光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線電壓的影響及其保護(hù)研究[D].華北電力大學(xué)，2015.

[2]楊成鵬.光伏分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)饋線電壓影響及自身保護(hù)研究分析[J].科技資訊，2016，1210：102.

作者簡(jiǎn)介：王言方（1991），男，安徽安慶人，本科，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化