分布式光伏接入對配電自動化的影響及應(yīng)對措施研究

杜江龍

摘 要 近年來，太陽能發(fā)電量在我國發(fā)電總量中的比重不斷提升，大量分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)給配電自動化帶來一定挑戰(zhàn)。需要對配電自動化系統(tǒng)中分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的并網(wǎng)情況進(jìn)行研究，分析其發(fā)展中存在的問題，制定合理解決措施，這對于保證我國電網(wǎng)的正常化運(yùn)行，以及清潔能源的利用而言有著十分重要的意義。文章分析了分布式光伏接入對于配電自動化產(chǎn)生的影響，并提出了相應(yīng)的對策。

關(guān)鍵詞 分布式光伏 配電自動化 并網(wǎng)

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0063-02

隨著分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)，電力系統(tǒng)在組成結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式發(fā)生了改變，配電網(wǎng)從輻射式網(wǎng)絡(luò)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫捶植嫉乃骄W(wǎng)絡(luò)。一旦分布式光伏發(fā)電量在總發(fā)電量中到達(dá)一定比重后，傳統(tǒng)的配電自動化技術(shù)將不能保證其正常運(yùn)行。如何解決分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)后配電自動化的相關(guān)問題，是目前電力系統(tǒng)面臨的主要問題之一。我國的分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展十分迅速，尤其是分布式光伏發(fā)電得到廣泛的應(yīng)用和推廣，分布式光伏發(fā)電大量接入將對配電自動化產(chǎn)生了一定的影響，截至目前國家電網(wǎng)公司在多個城市開展了核心區(qū)配電自動化系統(tǒng)試點工程，取得不錯成績的同時也暴露出了一些問題。

1 對配電自動化影響

通過理論分析和實踐驗證可以看出，分布式光伏接入對配電自動化系統(tǒng)的影響，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：第一，饋線自動化;第二，系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控。

1.1 對饋線自動化影響分析

饋線自動化作為配電自動化系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的內(nèi)容之一，其對電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性有著十分重要的作用，傳統(tǒng)的配電自動化系統(tǒng)中的故障定位策略主要是通過檢測電網(wǎng)上短路電流的分布來進(jìn)行故障定位，其原理可以概括為如下內(nèi)容：當(dāng)系統(tǒng)中某個區(qū)域內(nèi)的某個端點上檢測到了短路電流，并且在該區(qū)域范圍內(nèi)的其他端點都沒有檢測到了短路電流，那么就可以判定故障的范圍在該區(qū)域之內(nèi);當(dāng)系統(tǒng)中某個區(qū)域內(nèi)的某個端點上檢測到了短路電流，但是在該區(qū)域范圍內(nèi)的其他端點中也有一個以上的斷電檢測到了短路電流信息，那么就可以判定故障不在該區(qū)域之內(nèi)。[1]

針對分布式光伏發(fā)電接入后的饋線故障定位，需要依據(jù)以下判定原則，當(dāng)系統(tǒng)中某個區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障時，與傳統(tǒng)模式不同，主電源側(cè)端點不僅會流經(jīng)主網(wǎng)電源供出的短路電流，光伏發(fā)電連接端點同樣也會流經(jīng)光伏發(fā)電供出的短路電流。

如圖1含分布式光伏發(fā)電的電網(wǎng)系統(tǒng)電路原理示意圖所示，當(dāng)2號饋線開關(guān)B和C之間的端點發(fā)生短路時：

（1）不僅主電源會向短路點注入短路電流，分布式光伏發(fā)電也會向短路點注入短路電流，這就會導(dǎo)致短路電流的增大。

（2）開關(guān)S2、B就不僅會流過主電源的短路電流，其所在饋線上游的光伏（PV2）以及系統(tǒng)中其他饋線上光伏（PV1、PV4）也會流經(jīng)開關(guān)S2、B;而且分布式光伏發(fā)電的短路電流還會導(dǎo)致故障段的饋線電壓有所增加，使得主電源側(cè)供出的短路電流會有一定程度地降低。

一旦主電源與分布式光伏發(fā)電的短路電流的差值足夠大，此時就要通過提高短路電流上報閾值，來區(qū)分短路電流的供出情況，然后進(jìn)行故障定位。當(dāng)差值不大時，就很難對供出情況進(jìn)行判定，此時應(yīng)用傳統(tǒng)故障定位模式就可能會導(dǎo)致誤判。

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的短路容量的減小、故障區(qū)域距離的增大，主電源供出的短路電流會更加的小;同樣，隨著系統(tǒng)中光伏發(fā)電容量比重的增大、故障區(qū)域距離的縮短，短路電流會有不同程度增大。通過對系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬可以看出：

（1）對于電纜線路而言，當(dāng)光伏發(fā)電容量比重達(dá)到25%，且供電的半徑不大于15km，或者容量占負(fù)荷容量達(dá)到50%，且供電半徑不大于5.9km，這兩種情況下饋線自動化不會受到影響。

（2）對于架空線路而言，當(dāng)光伏發(fā)電容量比重達(dá)到25%，且供電的半徑不大于6.3km，或者容量占負(fù)荷容量達(dá)到50%，且供電的半徑不大于1.9km，這兩種情況下饋線自動化不會受到影響。

目前大部分的城市配網(wǎng)電纜饋線的供電半徑均小于5km，當(dāng)光伏發(fā)電接入容量低于25%時，傳統(tǒng)的故障定位原則可以滿足故障的需求。[2]目前我國主要城市內(nèi)普遍存在一些供電半徑過長的架空線路，這就很可能會造成傳統(tǒng)故障定位原理不適用的情況產(chǎn)生，此時就需要根據(jù)實際情況對饋線自動化做出合理的調(diào)整。

1.2 運(yùn)行監(jiān)控影響分析

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)還會對配電網(wǎng)的潮流分布產(chǎn)生不同程度的影響，其中對穩(wěn)態(tài)電壓分布的影響最為明顯。第一，通過合理配置分布式光伏發(fā)電可以對系統(tǒng)電壓起到一定的支撐作用;第二，如果分布式光伏發(fā)電在系統(tǒng)中進(jìn)行無約束的運(yùn)行，就會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)某些節(jié)點的電壓出現(xiàn)波動。

2 分布式光伏接入對配電自動化應(yīng)對措施

2.1 饋線自動化應(yīng)對措施

參考《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》中的內(nèi)容，其中明確規(guī)定了非有意識孤島的分布式光伏發(fā)電必須在饋線故障后2s內(nèi)從電網(wǎng)脫離。因此，根據(jù)分布式光伏發(fā)電脫網(wǎng)特性，結(jié)合其與重合閘的統(tǒng)籌運(yùn)行，以此消除分布式光伏發(fā)電的影響。

2.1.1合理設(shè)置重合閘延時參數(shù)

在故障發(fā)生后2s內(nèi)，故障所在饋線上的分布式光伏發(fā)電會脫離電網(wǎng)。此時變電站在出線斷路器跳閘后，需要在持續(xù)等待2.5s～3.5s的延時后才可以執(zhí)行合閘操作，如果故障為永久性的，那么變電站出線斷路器就會再次跳閘。

2.1.2合理設(shè)置過流信號保持時間

合理設(shè)置送過流信號將其控制在1s以內(nèi)。在當(dāng)前的配電自動化運(yùn)行模式中為了保證過流信號上送的可靠性以及考慮線路巡檢等情況，過流信號的保持時間一般較長（多數(shù)為幾分鐘甚至幾小時），二次過流信號的上報也會因此受到波及。因此需要在保證信號可靠上送的前提下，縮短保持時間。此外，主站的故障處理系統(tǒng)還要具備對兩次過流信號進(jìn)行疊加綜合分析的能力。系統(tǒng)通過對兩次過流信號進(jìn)行耦合疊加和綜合分析，可以對故障進(jìn)行準(zhǔn)確的定位處理，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

2.2 運(yùn)行監(jiān)控應(yīng)對措施

隨著大量分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)，配電調(diào)度運(yùn)行監(jiān)控的范圍也不斷地增加，這就對配電網(wǎng)電壓分布監(jiān)控和運(yùn)行控制管理提出了更高的要求，相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)而言其更加復(fù)雜，并且隨著分布式光伏發(fā)電容量占比的增加，難度也進(jìn)一步提升。對運(yùn)行監(jiān)控方面的改造可以分為以下兩個情況：第一，當(dāng)分布式光伏發(fā)電接入容量比重不大于25%，系統(tǒng)只需要增加針對分布式光伏發(fā)電的監(jiān)控功能即可;第二，當(dāng)分布式光伏發(fā)電接入容量比重大于25%，則需要系統(tǒng)配備相應(yīng)的分析擴(kuò)展功能。

2.2.1并網(wǎng)監(jiān)控基本功能

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)監(jiān)測功能增加對10kV及380V光伏接入信息的監(jiān)測和控制。第一，對于10kV配電網(wǎng)并網(wǎng)情況，按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實時采集運(yùn)行信息，并上傳至調(diào)度部門;其中配置遠(yuǎn)程遙控裝置的分布式光伏，需要具備接收、執(zhí)行調(diào)度端指令的功能;第二，針對380V配電網(wǎng)并網(wǎng)的情況，其電能計量裝置需要均被采集電流、電壓、電量等信息以及三相電流不平衡監(jiān)測等功能。

2.2.2并網(wǎng)擴(kuò)展功能

（1）電壓無功優(yōu)化

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)后，各負(fù)荷節(jié)點的電壓會有一定的提升甚至超出上限。雖然可以在一定程度上優(yōu)化電網(wǎng)的無功不足，但是也存在部分分布式電源不能提供無功功率，配電網(wǎng)的無功優(yōu)化采用合適的無功控制方案，進(jìn)而實現(xiàn)配網(wǎng)節(jié)點電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。

（2）發(fā)電計劃調(diào)度及功率平衡分析

分布式光伏發(fā)電的大量并網(wǎng)，發(fā)電計劃調(diào)度及功率平衡需要充分考慮電源出力的情況，在結(jié)合所在區(qū)域的發(fā)電和負(fù)荷預(yù)測的前提下，以電量平衡為基本原則，根據(jù)電網(wǎng)的實際運(yùn)行情況，制定合理的控制策略，進(jìn)而形成伏發(fā)電調(diào)度計劃。

3 結(jié)語

隨著清潔能源利用率的不斷提升，分布式光伏發(fā)電所占的比重也會逐步提升，筆者結(jié)合切身實踐，通過分析分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的影響，提出了合理設(shè)置重合閘延時參數(shù)和過流信號保持時間來解決其饋線自動化的影響，通過優(yōu)化分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，來保障電網(wǎng)的運(yùn)行

監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王瑞玨，李亞國，岳彩娟，張偉.基于供電追溯陣的配電自動化終端告警缺陷辨識方法[J].電子設(shè)計工程，2021，29 （12）：175-178，184.

[2] 張健，李寧，閆彥龍.配電自動化技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，11（17）：133-135.