分布式電源接入系統的研究

任健銘+王星星

【摘要】：分布式電源接入配電網，對配電網的運行起著重要的作用。在適當的位置接入合理容量的分布式電源，能夠降低配電網的網損，提高配電網供電的可靠性。該文以配電網的損耗、節點電壓偏差以及電壓穩定指標為目標，建立了分布式電源的多目標優化模型。在滿足約束條件的前提下，提出了一種改進的多目標粒子群遺傳算法，并結合小生境技術，來確定分布式電源接入配電網的合理位置和容量。采用IEEE33節點系統進行仿真，驗證了所建立的模型以及算法的優越性，對配電網的規劃有很大的實際意義。

【關鍵詞】：接入系統；分布式電源；優化

引言

能源對于人類社會的發展有著重要的影響，當前主要以煤炭、石油為化石能源的主體，但是這些能源是不可再生的且在使用過程中造成的污染嚴重，為了保護生態環境，對于清潔能源的開發成為當前工作的重點，分布式電源作為可再生的能源發電技術，隨著技術的發展、電力市場的擴大，成為了重要的能源選擇。電力建設也在向著滿足國家要求的方向發展，分布式電源對于重要用戶的供電可靠性的影響也越來越大。

1、分布式電源在配電網中安裝位置的優選

分布式電源與配電網相連接，一定程度上會造成供電設備利用不充分的問題，形成一定量的沉入成本。配電網節點邊際容量成本能夠將不同節點中當前供電容量利用率反映出來。若分布式電源邊際容量成本大于分布式電源，則提示于該節點安裝分布式電源能夠使供電設備投資得到節約，反之則提示該節點無法充分利用供電設備。通常情況下，在分布式電源沒有接入配電網的情況下，末端節點電壓最低，在分布式電源不吸收電網能源的情況下，一定程度上會提升全網的電壓。在分布式電源滲透率相同的情況下，由于饋線是分散的，因此能夠有效支撐起系統電壓，分布式電源與饋線末端位置接近或分布式電源有著比較大的接入容量，會使系統電壓進一步升高，附近系統也會不同程度上受到分布式電源的影響。因此，相關人員需要在分布式電源接受前，重點分析系統內部各個節點的電壓分布特性。

2、分布式電源接入系統的影響分析

2.1電能質量

配電網要是屬于dg類別，按照分布式電源接入系統實際情況來說，首先對配電網所造成的影響就是體現在電能質量上面。要是僅僅從靈敏度分析方式層面而言，可以發現分布式電源在接入之后，節點電壓會出現不用程度波動。要是接入系統接入容量過高，配電網非常容易出現過電壓情況，對配電網運行造成嚴重影響。與此同時，dg類別配電網接入分布式電源，電壓穩定性會遭受到不同程度的影響。同時在由于現階段分布式電源技術主要為pwm控制技術，在運行過程中非常容易向配電網內輸入諧波，配電網出現諧波污染問題可能性顯著提升。雖然分布式電源在dg配電網內接入，配電網運行靈活性顯著提升，可以采取分散接入方式，配電網電能質量可以得到顯著提升。但是這并不表示，分布式電源自身并不存在顯著問題，分布式電源自身存在不規則啟停情況，主要原因是由于配電網輸出功率波動變化情況十分顯著，非常容易造成配電網出現電壓閃變問題，在這種過程中諧波污染范圍就會擴散到較多設備內。

2.2分布式電源接入對DMS系統的影響

大量的分布式電源接入配電網后，配電網負荷將由傳統的主網供應電源，變為主網和分布式電源同時給負荷供應電源。目前，DMS系統中未建立分布式電源的模型，對含分布式電源的饋線，無法準確的對故障進行研判，當圖中故障點發生故障時，主網、分布式電源1、分布式電源2將同時向故障點注入故障電流，饋線上的所有故障指示器將會產生翻牌動作，主站系統根據故障指示器上傳的信息，研判出故指3、故指4之后的區域發生故障，與實際的故障區間不一致，增加現場運維人員故障尋找的時間，導致停電時間的延長。因此，分布式電源接入配電網，將會對主站故障研判策略產生影響，直接關系到故障定位和故障隔離的時間，進而影響供電可靠性。

2.3對配電系統保護的影響

傳統的配電網絡的潮流是電源到用戶的單向流動，而且很多故障是瞬間的，傳統的電網對于系統的保護主要采取在變電站處安裝反向過流繼電器，在主饋線上安裝自動重合閘裝置，在支路上安裝熔斷器的措施。分布式電源可以使得配電網形成一個多電源系統，使得其對電源的保護具有方向性，但是對于自動重合閘裝置和熔斷器的替換設備就成為了配電公司選擇面臨的新問題，所以，對于配電系統的保護分布式電源并沒有比傳統的保護方式更優越。

2.4繼電保護影響

孤島運行是分布式電源接入配電網后，出現的新的運行方式。當某元件發生故障后，開關元件動作，區域塊內負荷由分布式電源供電，如果這區域塊內的負荷和分布式電源可以持續穩定運行，由分布式電源獨立供電，稱為“孤島運行”。配電網內部分負荷轉化為孤島運行，可以提升配電系統的可靠性和經濟性。一般而言，分布式發電的保護繼電器在執行自身的功能時，因為其數量多，控制起來比較復雜，所以分布式電源一般并不接受來自于任何外部與之所聯系統的信息。使其本身相對獨立性，舉例來說，如果一配電網的斷路器遇到后，可能已經打開，但分布式電源的繼電器未能檢測出這種狀況，不能迅速地執行相對的動作，仍然繼續向部分饋線供電，最終造成系統或人員安全方面的損害，這也是分布式電源接入系統后會經常碰到的棘手問題，還有待進一步完善與改進。

結語

本文針對DG并網后對傳統配電網保護的影響，在研究了接有DG的配電網故障特性的基礎上，提出改進的保護方案。方案有效避免了DG并網對配電網保護的不利影響，在各種情況下均能可靠動作；利用故障區域兩側正序電流相角變化方向為判據實現準確故障定位，不受系統運行方式變化影響；僅需傳輸反映電流相角變化方向的數字信號和保護決策信號，對通信通道要求不高；投入低，無需電壓互感器。其局限性在于只能應用于兩側均有電源（系統或DG）供電的線路。當被保護線路為單端供電模式時，該保護方案無法適用。所以對DG下游線路還需加設其他保護判據。

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