含分布式電源主動配電網的保護策略分析

2021-11-25 15:42:09談康興陳曦徐戈

科技信息·學術版 2021年28期

談康興陳曦徐戈

摘要：分布式電源規劃與科學合理的接入對主動配電網中需求側資源的優化利用至關重要，但是在實際運行時也會出現安全風險等問題。對此本文首先闡述了含分布式電源主動配電網的概念，其次總結了分布式電源接入對于配電網的影響，然后提出具體的保護策略。

關鍵詞：主動配電網;分布式電源;保護策略

1引言

近年來，隨著配電網中分布式電源接入比例不斷提高，但會造成配電網潮流逆向流動更加頻繁，導致配電網電壓分布發生劇烈變化;同時，配電網電壓波動和越限等問題也愈發突出，給配電網的安全運行帶來了巨大挑戰。為此，需注重含分布式電源主動配電源的運行及故障特征，實施針對性的保護策略。

2含分布式電源主動配電網概述

所謂分布式電源，是一種自發自用的能源，可作為集中供電方式的補充。將配電網與分布式電源相結合，在一定程度上解決電力系統事故后電力供應的問題，節省電力建設投資，提高配電網調度靈活度以及滿足配電網對于供電可靠性的要求。分布式電源安裝在用戶端，隨著碳達峰、碳中和目標的提出，光伏、風電等分布式電源將大規模接入配電網，構成主動配電網。與傳統配電網相比，主動配電網的DG滲透率較高，擁有主動控制和管理模式（包括DG優化調度、配電網重構、需求側管理等），運行方式更加靈活。

3分布式電源的接入對于配電網的影響

3.1對電能質量的影響

分布式電源并入配電網后對電能質量的影響通常體現在諧波污染、電壓波動等方面。例如，分布式光伏發電產生的直流電須經過逆變器調制為交流電后才能并入配電網，但并網逆變器在高頻調制直流電過程中容易產生諧波，諧波經并聯輸出后放大，存在難以預測與治理的問題。此外，分布式發電極易受天氣影響，輸出功率波動較大，并網后將對電網的電壓質量造成一定程度上的影響。

3.2對配電網運行控制的影響

雖然分布式發電可在電力系統事故后起到支撐作用，但發電的調峰能力較差，并且隨著分布式發電穿透功率的增加，電力系統內的峰谷差將進一步擴大。大規模分布式發電并入配電網將使得配電網的分布式電源系統呈現出多點、多地分散的特點。

3.3孤島效應

當配電網發生故障解列時，由于分布式發電裝置目前尚未有較好的檢測方法，且會在配電網解列后仍然向配電網供電，此時就會造成孤島效應。分布式發電對局部電網持續供電，但對于非計劃內的局部區域供電將會威脅到電網檢修人員的人身安全。此外，局部區域供電造成的孤島電網與配電網主網非同步重合閘將造成操作過電壓，對設備及電網的安全運行造成威脅。

4含分布式電源主動配電網的保護策略

4.1安裝諧波抑制裝置

4.1.1無源濾波器

無源濾波器（PPF）是一種常見的濾波裝置，主要是利用電感L的低通作用、電容C的高通作用以及L、C的諧振原理。比如說普遍使用的一種方式就是通過適當調節L、C電路中電感、電容的參數使其在特定頻率下發生諧振，對系統中相應頻率的諧波呈現出低阻抗，使諧波流入濾波裝置，避免污染電網。無源濾波器如圖1所示。

4.1.2有源濾波器

有源電力濾波器（APF）是兼備諧波治理與無功補償功能的綜合設備。按照接入方式不同，APF可分為串聯型、并聯型和串并聯混合型結構。其中應用較為廣泛的是并聯型有源濾波器，主要結構如圖2所示。

4.2對發電功率進行預測

基于分布式電源接入對于配電網運行控制的影響分析，可結合大數據與人工智能技術，研發分布式光伏發電功率預測技術。例如，可基于多智能體深度強化學習方法創建分布式優化調度框架。本文利用PPO算法對各區域智能體神經網絡進行統一訓練，得到網絡參數。第t個調度時段，區域智能體n根據本區域狀態，利用策略網絡輸出調度決策;因各自治區域協同運行，根據所有區域智能體調度決策，各區域智能體獲得相同的全局獎勵，并進入下一個調度時段的決策。將每個調度周期采樣獲得的經驗（）存儲于經驗池中，以最大化每個調度周期T個時段累積全局獎勵為目標更新網絡參數。

各自治區域既可實現本區域自治，又可協作運行。一方面，每個區域智能體都包含策略網絡和價值網絡，可實現分布式電源高滲透率的配電網分區域就地數據處理;另一方面，策略網絡和價值網絡均采用CommNet架構連接，從而在相鄰區域智能體間進行神經網絡隱層特征信息的交互，實現多個自治區域的分布式協同優化。集中式系統因涉及所有者隱私而難以采集各分布式資源的詳細信息，該架構下各區域智能體根據本地收集的信息和相鄰區域智能體的通信即可實現問題的合作求解，避免了調度過程中大量隱私數據傳輸。

4.3電網孤島檢測

4.3.1主動式孤島檢測

主動式檢測方法，是指通過控制逆變器，使逆變器輸出功率、頻率或相位存在一定正常情況下無法被檢測的擾動。當孤島現象發生后，失去電網平衡作用的擾動會累積變大，從而被檢測到。主動檢測方法精度高，非檢測區小，且能夠自動檢測，但是技術要求高，還會降低逆變器輸出電能質量。目前的主動檢測方法主要有以下幾種：頻率偏移法、電網阻抗估算法、電壓漂移法等。

4.3.2被動式孤島檢測

當系統處于孤島狀態時，通常會發生一些參數的非正常改變。被動式孤島檢測法就是實時檢測公共連接點處的一些電信號的異常變化。

（1）過/欠頻率（OUF）和過/欠電壓（OUV）檢測法：在孤島現象發生時，如果光伏發電裝置的輸出功率與本地負載的功率需求不匹配時，系統中的頻率和電壓數值會產生偏離。控制器對公共連接點處的當頻率和電壓信號實時采樣，發現異常后，切斷逆變器輸出。

（2）電壓相位突變檢測法（PJD）：正常運行時，逆變器的輸出電流和電網電壓同頻、同相，沒有相位偏移，但孤島現象發生時，公共連接點處電壓與逆變器輸出電流之間會產生瞬時的相位偏移，控制器發現偏移后切斷逆變器輸出。

（3）諧波檢測法（HD）：電網斷電后，檢測公共連接點處電壓的諧波失真度，判斷失真度是否增大并超過了5%的閾值，就能知道是否存在孤島現象。

4.3.3故障信號監測

故障信號監測方法主要通過電網側的監控裝置在配電網發生故障發送控制信號實現，分布式發電裝置接收到控制信號時停止運行，及時切斷與電網的并聯運行。

5結束語

綜上所述，為保證分布式電源接入的配電網能夠安全穩定運行，本文就分布式電源接入對配電網造成的影響進行分析，進而提出安裝諧波抑制裝置、預測發電功率和電網孤島檢測三種保護策略，旨在為主動配電網的運維提供參考，確保電網整體運行的穩定與安全，為人們提供更高質量的電能。

參考文獻

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