含有分布式光伏電源中低壓配電網安全運行探討

包永福

摘要：隨著分布式光伏發電技術的不斷成熟和迅速發展，大量逆變型分布式光伏電源接入配電網，使配電網結構和潮流分布變得更加復雜，傳統保護配置策略受到較大沖擊和影響，甚至對系統的安全穩定運行造成破壞。為解決逆變型分布式光伏電源接入配電網的保護配置難題，從光伏發電原理、含逆變型分布式光伏電源配電網的故障特性兩個方面，對含逆變型分布式光伏電源的配電網繼電保護配置策略進行了分析和研究，并通過仿真驗證了新的保護策略完全符合配電網繼電保護要求。

關鍵詞：分布式光伏電源;配電網;安全運行

引言

近年來，越來越多的分布式光伏電源接入配電網系統，對傳統的配電網管理提出了新的挑戰，配電網由傳統輻射式的單端電網變成一個有源多端電網，在停電檢修的區域內有可能會存在孤島運行的分布式光伏電源，造成倒送電，對中低壓配電網運行檢修、安全作業會產生一定的影響。

1分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽能進行電能轉化時，可以使用太陽能電池板將太陽能轉化為電能，這種獲取電能的裝置即光伏電源，其依托太陽的光生伏特效應，將太陽發出的熱量，在電池板等裝置的作用下，生產出電能，這種電能可以作為有效的電源供應給所需的人使用。光伏電源的裝置結構主要包括三部分，即控制器、太陽能電池板、逆變器，在共同作用下進行電能的發電與儲存。這種電源的電壓等級較低，在生產使用的過程中，不會對環境造成破壞，使用靈活，尤其是對于一些偏遠山區的居民而言，使用太陽能供電的效果好于電網供電，其應用優勢非常明顯。在使用區域發電后，該電源可以獨立使用，或者可以連接周邊的配電網共同配電。其有著較強的地區適應性，儲備的電能基本可以供應本地區人們的用電所需。但是在進行電能轉化時，太陽能受氣候等因素干擾，容易出現輸出功率異常等情況，并網運行可能會對配電網運行的穩定性產生影響，使得電網的負荷調控無法順利進行。現階段，國家電網公司對于分布式光伏并網工作提出了規范性要求，使得光伏電源需要按照要求進行并網輸電，減少并網后的不利影響。要求指出，首先，并網后光伏電源可以為電網輸送電力資源，且能夠促使電網穩定運行。其次，接入的光伏電源數量需要控制，多個電源的總體影響較大，且接入的總容量需控制，不可超過上級變壓器有效負荷量的1/4。最后，該電源的短路和額定電流的比值需要在10kV以上;根據電網條件、裝機容量，確定并網電壓等級，一般光伏電源的電壓值處于8kV以下，或者低于8kV時，配電網的電壓值即為220kV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網標準，則可以先進行低電壓的并網。因此，供電單位在本地區的供電中，根據該項標準對并網工作進行檢查監督，找出影響電網穩定性的因素，及時采取有效的手段進行規避處理，確保分布式光伏并網工作的安全可靠性。

2分布式電源接入對電網的影響

2.1對配電網規劃的影響

分布式電源的接入，使得配電網規劃突破了傳統的方式，主要表現為分布式電源的接入會影響系統的負荷增長模式，使原有的配電系統的負荷預測和規劃面臨著更大的不確定性;配電網本身節點數非常多，系統增加的大量分布式電源節點，使得在所有可能網絡結構中尋找最優網絡布置方案更加困難;由于分布式電源的投資建設單位多為投資公司、私營企業或個人，在項目建設中往往僅從經濟效益方面考慮，缺少中期或遠景的項目規劃，存在較大的不確定性，這與供電企業配電網規劃的前瞻性存在明顯的不匹配。

2.2對饋線電壓的影響

分布式電源大多接入呈輻射狀的10kV或0.4kV配電網，穩定運行狀態下，配電網電壓一般沿潮流方向逐漸降低。分布式電源接入后，改變了原線路潮流分布，使各負荷節點的電壓被抬高，甚至可能導致一些負荷節點電壓偏移超標。由于接入位置、容量和控制的不合理，分布式電源的引入，常使配電線路上的負荷潮流變化較大，增加了配電網潮流的不確定性。大量電力電子器件的使用給系統帶來大量諧波，諧波的幅度和階次受到發電方式及轉換器工作模式的影響，對電壓的穩定性和電壓的波形都產生不同程度的影響。

3含有分布式光伏電源中低壓配電網安全運行策略

3.1嚴格把控并網施工

將與電網安全密切相關的開關設備和控制設備測試、電能質量測試、電網故障測試、交（直）流配電設備保護功能測試、觸電保護、過電壓保護和接地檢查等內容列入并網驗收內容，從嚴把好工程驗收關，確保分布式光伏電源并網安全。根據配電網實際情況，提出了選用高效節能型變壓器、T接方式接入系統，采用帶隔離功能斷路器，低壓并網點應具備開斷故障電流能力的光伏并網專用斷路器，滿足反孤島裝置使用要求，接入箱應配置配電智能終端裝置，線路金具按“節能型、絕緣型”原則選用等一系列探索性標準。

3.2防范孤島運行，確保人身安全

分布式光伏并網后存在的孤島運行模式對檢修人員安全會帶來隱患，需要通過有效的管理，防范孤島運行引起的檢修安全。（1）管理層面解決光伏發電孤島供電引起的檢修安全隱患。在配網檢修前，相關管理人員負責通知分布式用戶，斷開所有的分布式光伏發電，避免孤島現象的出現。并將存在分布式光伏發電的線路作為特殊線路納入電網風險預警管控，檢修前安排專責監護人到現場檢查用戶側安措是否執行到位。在光伏項目投運后，管理部門應在配電線路一次接線圖中的光伏線路公共接入點設備處醒目標明。（2）安裝反孤島裝置。為解決未來大量分布式光伏接入引起的管理工作量過大，難以一一通知用戶切除發電系統，要安裝反孤島裝置。反孤島裝置由操作開關和擾動負載組成，在低壓配網檢修前，工作人員啟動反孤島裝置，一旦出現孤島運行，裝置中的擾動負載就能立即發揮作用，破壞孤島狀態，保障檢修人員的安全。（3）強化巡視。結合配網設備運維管理要求，細化光伏并網定期巡檢、日常運維檢修安全管理要求。根據上級有關規程規定和本單位配電設備現場運行規程來組織光伏發電配套供配電設施的運行管理工作。光伏發電配套供配電中壓設施每月巡視一次，光伏發電送出的0.4千伏線路每季度巡視一次。在特殊情況下可以增加巡檢次數。對日常巡查過程中發現的問題及時進行記錄、分析、匯總，重大問題向運維檢修部匯報，設備缺陷按照本單位缺陷管理流程處理，每月統計匯總光伏發電配套供配電設施巡視報表，并上報運維檢修部。通過建立完善的運維檢修機制，可以提高光伏發電配套設備的可靠性和設備缺陷的管理水平，提升設備故障搶修速度與修復質量，確保電網的安全運行。

3.3加快支持系統建設

分布式電源的接入將對智能配電網運行以及大電網的調峰能力帶來嚴峻考驗。分布式電源上網引起的配電網雙向潮流，對配電網的規劃、運行和保護都會產生諸多不利影響。因此，需要加快智能配電網的建設，通過配網自動化的高級功能應用，自動計算潮流，自動分析隔離故障，滿足高滲透率分布式電源接入需求，為電網分布式電源的接入提供堅強的技術支撐。

結語

面對當前社會中存在的供電問題，需要在全國各地區進行分布式光伏電源的應用推廣工作，但是其在與配電網進行并網供電的過程中，供電單位需要對常見的問題多進行研究，以便能夠在應用之前，通過合理的施工與調節，減少問題的發生率，并且便于配電網檢修人員在供電期間發生故障問題時，能夠準確找到問題的原因與解決方法，不斷提高配網供電的效率和質量。

參考文獻

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