分布式光伏接入下的配電自動化系統(tǒng)適應(yīng)性探討

盧國惠

摘 要：近年來，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，裝機容量呈現(xiàn)出爆炸式增長，越來越多分布式光伏接入電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)中。而配電自動化是一個體量大而且復(fù)雜的體系，大量的分布式光伏接入到其中，必然會帶來一些沖擊，所以需要認真研究兩者的特征，逐步調(diào)節(jié)兩者的適應(yīng)性關(guān)系。文章主要從兩個方面展開敘述，分別為：分布式光伏的大量接入對配電自動化系統(tǒng)的影響；為適應(yīng)分布式光伏的大量接入，對配電自動化系統(tǒng)進行的調(diào)整方法，以及針對未來分布式光伏的發(fā)展趨勢，對配電自動化系統(tǒng)進行技術(shù)方案的規(guī)劃。文章對分布式光伏接入到配電自動化系統(tǒng)研究工作，具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：分布式光伏 配電自動化 系統(tǒng)適應(yīng)性 調(diào)整

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0004-02

分布式光伏的應(yīng)用，能夠充分利用資源、節(jié)約能源，符合國家節(jié)能減排、低碳發(fā)展政策及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標，對未來電網(wǎng)行業(yè)影響深遠。傳統(tǒng)的配電自動化系統(tǒng)均為中低壓模式，分布式光伏的接入將改變這種模式和運作形式，使配電系統(tǒng)從原來的垂直輻射式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗诫娫淳W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著分布式光伏接入的增多，其電容量也會不斷增大，當容量超過某個閾值時，常規(guī)的配電自動化系統(tǒng)控制技術(shù)將無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。此時，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的許多功能將不能正常運轉(zhuǎn)：繼電保護裝置失效、短路電流水平不正常、自動化系統(tǒng)不運作等。因此，對于分布式光伏接入配電自動化系統(tǒng)，二者之間的適應(yīng)性研究非常重要。目前，國家前后在23個城市核心區(qū)建成基于故障定位策略的配電自動化系統(tǒng)試點工程并投入運行，為了更好地適應(yīng)分布式光伏大量接入已建成的配電自動化系統(tǒng)，需要挖掘兩者各自的特征，深入研究兩者的適應(yīng)性關(guān)系，通過不斷的策略調(diào)整，使二者高效融合。

1 分布式光伏接入對配電自動化系統(tǒng)的影響

1.1 分布式光伏接入會影響配電網(wǎng)的電壓，增加運行監(jiān)控的工作量

分布式光伏接入電網(wǎng)會改變配電網(wǎng)體系的潮流走向，進而影響配電網(wǎng)的電壓分布。一般情況下，當小容量分布式光伏接入配電網(wǎng)時，分布式光伏能對配電網(wǎng)的電壓起到鞏固及補充作用；一旦大規(guī)模、大容量分布式光伏接入，將會給電網(wǎng)帶來極大的沖擊，其結(jié)果是配電網(wǎng)電壓發(fā)生劇烈的波動。當分布式光伏接入到配電網(wǎng)中饋線的下游，并且隨著光伏容量的增大，母線電壓也隨之升高，此時分布式光伏對配電網(wǎng)的電壓影響也不斷加劇。如果接入的配電網(wǎng)是單電源、垂直、輻射結(jié)構(gòu)，則分布式光伏無論從何處接入，配電網(wǎng)中饋線末端的電壓都會發(fā)生很大的變動。此外，因為分布式光伏的容量和配電網(wǎng)中饋線的長度決定著光伏的功率，而功率又與電壓關(guān)聯(lián)，所以配電網(wǎng)的電壓也會受到光伏容量和饋線長度的影響，其中，配電網(wǎng)電壓受光伏輸出功率的影響最為嚴重。

1.2 分布式光伏接入配電網(wǎng)，會對饋線自動化產(chǎn)生影響

一般情況下，配電自動化系統(tǒng)采用的故障分析方式是短路電流法，通過觀察短路電流的上報信號，確定短路電流在整個配電網(wǎng)的分布情況，從而確定故障區(qū)域。如果某個區(qū)域有故障，則此區(qū)域只有一個端點會上報短路電流信號；如果其他端點也發(fā)出短路電流信號，則不能確定這個區(qū)域有故障。在分布式光伏接入饋線的情況下，當某個區(qū)域發(fā)生故障時，會有兩個端點流過短路電流：一個是與故障區(qū)域?qū)?yīng)的側(cè)端點，另一個是分布式光伏與該區(qū)域連接的端點。例如，某一饋線的兩個開關(guān)之間發(fā)生短路，這時短路點的電流是主電源和每個分布式光伏的加和，其值會增大，這樣會導(dǎo)致故障段電壓的增加，由物理電壓、電阻的關(guān)系可知，配電網(wǎng)的短路電流值會降低。此外，故障饋線短路點的下游如果也接入了分布式光伏，則也會產(chǎn)生短路電流，當其大小超過某一值時，會導(dǎo)致故障區(qū)域判斷失誤。

電流的傳統(tǒng)故障定位策略在一些特殊情況下是可以采用的。比如，當配電網(wǎng)的短路電流與分布式光伏的短路電流差值很大時，通過補救措施，適當增加短路電流的上報閾值，來辨別兩種短路電流，再通過分析彼此的特征，確定故障區(qū)域。如果兩種短路電流相差不大，就不能用這種方法來判斷故障。在一定范圍內(nèi)，分布式光伏的接入不會對饋線自動化產(chǎn)生影響，例如，一般城市的饋線供電半徑小于5km，如果分布式光伏接入的容量低于載流量的25%，還是可以采用基于電流短路上報信息的原理確定故障區(qū)域的；如果饋線半徑過長，比如架空線路，則需要進一步對饋線自動化做出調(diào)整。

2 為適應(yīng)分布式光伏的大量接入，對配電自動化系統(tǒng)進行的調(diào)整方法

2.1 配電自動化系統(tǒng)中實時運行監(jiān)控的調(diào)整方法

分布式光伏的接入擴大了配電自動化系統(tǒng)實時監(jiān)控的范圍，提高了對電壓分布監(jiān)控的要求，并且隨著分布式光伏的不斷滲透，相互融合中出現(xiàn)的問題會不斷增加，解決的難度也會增大。對實時監(jiān)控的調(diào)整可以分為兩個步驟：

第一，當分布式光伏接入容量低于25%時，可以通過增加配電自動化系統(tǒng)的監(jiān)控功能來解決。以當前運行的監(jiān)控功能為主體，增加對380V低壓端光伏接入和10kV中壓端光伏接入的監(jiān)測和控制。實現(xiàn)對分布式光伏接入與脫離的安全監(jiān)視，管理辦法嚴格按照并網(wǎng)調(diào)度等規(guī)定執(zhí)行。

第二，當分布式光伏接入容量高于25%時，在配電網(wǎng)自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，需要增設(shè)對分布式光伏進行分析的擴展功能。具體做法是對配電網(wǎng)采取無功優(yōu)化，通過安裝無功電源，進行補償，使電壓在一定范圍內(nèi)，降低自動化系統(tǒng)網(wǎng)損。此外，針對分布式光伏的大量接入，制定調(diào)度周期，控制各個時段分布式光伏的發(fā)電功率。

2.2 配電自動化系統(tǒng)中饋線自動化調(diào)整方法

《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，當配電網(wǎng)的饋線發(fā)生故障時，分布式光伏應(yīng)在2s內(nèi)自動脫離電網(wǎng)。由此可見，配電網(wǎng)故障產(chǎn)生的短路電流可以直接使分布式光伏與電網(wǎng)解除連接關(guān)系，然后配合重合閘功能進行故障分析處理。具體的應(yīng)對策略如下：

（1）延長配電網(wǎng)中重合閘的時間。故障發(fā)生后，分布式光伏在2s內(nèi)自動脫離電網(wǎng)，與配電自動化系統(tǒng)解列，然后延時0.5～1s再進行斷路器重合閘。如果故障為瞬時故障，則電網(wǎng)正常運行，分布式光伏并網(wǎng)逆變器檢測到正常電壓和頻率并啟動。如果故障為電網(wǎng)側(cè)故障，那么開關(guān)將再次跳閘，此時配電自動化系統(tǒng)中故障錄波裝置就會采集到電網(wǎng)本身的故障，從而排除了分布式光伏接入的影響。

（2）現(xiàn)有的配電終端為了使上送的電流可靠及方便巡檢，往往會延長過流信號的保持時間，但這樣做的結(jié)果是會對過流信號的二次上報產(chǎn)生影響，所以應(yīng)該對過流信號不做保留，或者保留時間控制在1秒以內(nèi)。對于配電網(wǎng)的故障分析來說，兩次過流信號的疊加分析功能是十分必要的，這更適用于架空線路中的饋線自動化。

以上兩個調(diào)整方法適用于任何容量分布式光伏的接入，且不用改變配電自動化系統(tǒng)的硬件設(shè)備，只需在軟件中稍作更改即可，簡單易行。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力技術(shù)也在不斷更新發(fā)展，分布式光伏接入配電自動化系統(tǒng)是未來配電自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，在二者結(jié)合的初期，難免會出現(xiàn)一些適應(yīng)性的問題，這種不適主要體現(xiàn)分布式光伏對饋線自動化和實時監(jiān)控的影響。針對不同的適應(yīng)性問題，采用相對應(yīng)的處理策略對配電自動化系統(tǒng)進行科學(xué)合理的調(diào)整，使其與分布式光伏融合共生。希望本文內(nèi)容能夠助力分布式光伏的健康快速發(fā)展。

參考文獻

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