分布式光伏接入下的配電自動(dòng)化系統(tǒng)適應(yīng)性探討

盧國(guó)惠

摘 要：近年來(lái)，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，裝機(jī)容量呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)，越來(lái)越多分布式光伏接入電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)中。而配電自動(dòng)化是一個(gè)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(huì)帶來(lái)一些沖擊，所以需要認(rèn)真研究?jī)烧叩奶卣?，逐步調(diào)節(jié)兩者的適應(yīng)性關(guān)系。文章主要從兩個(gè)方面展開(kāi)敘述，分別為：分布式光伏的大量接入對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的影響；為適應(yīng)分布式光伏的大量接入，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)整方法，以及針對(duì)未來(lái)分布式光伏的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)方案的規(guī)劃。文章對(duì)分布式光伏接入到配電自動(dòng)化系統(tǒng)研究工作，具有重要的參考價(jià)值。

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

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guó)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(biāo)，對(duì)未來(lái)電網(wǎng)行業(yè)影響深遠(yuǎn)。傳統(tǒng)的配電自動(dòng)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(yùn)作形式，使配電系統(tǒng)從原來(lái)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(huì)不斷增大，當(dāng)容量超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，常規(guī)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)將無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。此時(shí)，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的許多功能將不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)：繼電保護(hù)裝置失效、短路電流水平不正常、自動(dòng)化系統(tǒng)不運(yùn)作等。因此，對(duì)于分布式光伏接入配電自動(dòng)化系統(tǒng)，二者之間的適應(yīng)性研究非常重要。目前，國(guó)家前后在23個(gè)城市核心區(qū)建成基于故障定位策略的配電自動(dòng)化系統(tǒng)試點(diǎn)工程并投入運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)，需要挖掘兩者各自的特征，深入研究?jī)烧叩倪m應(yīng)性關(guān)系，通過(guò)不斷的策略調(diào)整，使二者高效融合。

1 分布式光伏接入對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的影響

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

分布式光伏接入電網(wǎng)會(huì)改變配電網(wǎng)體系的潮流走向，進(jìn)而影響配電網(wǎng)的電壓分布。一般情況下，當(dāng)小容量分布式光伏接入配電網(wǎng)時(shí)，分布式光伏能對(duì)配電網(wǎng)的電壓起到鞏固及補(bǔ)充作用；一旦大規(guī)模、大容量分布式光伏接入，將會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)極大的沖擊，其結(jié)果是配電網(wǎng)電壓發(fā)生劇烈的波動(dòng)。當(dāng)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(shí)分布式光伏對(duì)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(wú)論從何處接入，配電網(wǎng)中饋線末端的電壓都會(huì)發(fā)生很大的變動(dòng)。此外，因?yàn)榉植际焦夥娜萘亢团潆娋W(wǎng)中饋線的長(zhǎng)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(huì)受到光伏容量和饋線長(zhǎng)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(yán)重。

1.2 分布式光伏接入配電網(wǎng)，會(huì)對(duì)饋線自動(dòng)化產(chǎn)生影響

一般情況下，配電自動(dòng)化系統(tǒng)采用的故障分析方式是短路電流法，通過(guò)觀察短路電流的上報(bào)信號(hào)，確定短路電流在整個(gè)配電網(wǎng)的分布情況，從而確定故障區(qū)域。如果某個(gè)區(qū)域有故障，則此區(qū)域只有一個(gè)端點(diǎn)會(huì)上報(bào)短路電流信號(hào)；如果其他端點(diǎn)也發(fā)出短路電流信號(hào)，則不能確定這個(gè)區(qū)域有故障。在分布式光伏接入饋線的情況下，當(dāng)某個(gè)區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，會(huì)有兩個(gè)端點(diǎn)流過(guò)短路電流：一個(gè)是與故障區(qū)域?qū)?yīng)的側(cè)端點(diǎn)，另一個(gè)是分布式光伏與該區(qū)域連接的端點(diǎn)。例如，某一饋線的兩個(gè)開(kāi)關(guān)之間發(fā)生短路，這時(shí)短路點(diǎn)的電流是主電源和每個(gè)分布式光伏的加和，其值會(huì)增大，這樣會(huì)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(huì)降低。此外，故障饋線短路點(diǎn)的下游如果也接入了分布式光伏，則也會(huì)產(chǎn)生短路電流，當(dāng)其大小超過(guò)某一值時(shí)，會(huì)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(dāng)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(shí)，通過(guò)補(bǔ)救措施，適當(dāng)增加短路電流的上報(bào)閾值，來(lái)辨別兩種短路電流，再通過(guò)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(lái)判斷故障。在一定范圍內(nèi)，分布式光伏的接入不會(huì)對(duì)饋線自動(dòng)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(bào)信息的原理確定故障區(qū)域的；如果饋線半徑過(guò)長(zhǎng)，比如架空線路，則需要進(jìn)一步對(duì)饋線自動(dòng)化做出調(diào)整。

2 為適應(yīng)分布式光伏的大量接入，對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)整方法

2.1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控的調(diào)整方法

分布式光伏的接入擴(kuò)大了配電自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的范圍，提高了對(duì)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(wèn)題會(huì)不斷增加，解決的難度也會(huì)增大。對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控的調(diào)整可以分為兩個(gè)步驟：

第一，當(dāng)分布式光伏接入容量低于25%時(shí)，可以通過(guò)增加配電自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控功能來(lái)解決。以當(dāng)前運(yùn)行的監(jiān)控功能為主體，增加對(duì)380V低壓端光伏接入和10kV中壓端光伏接入的監(jiān)測(cè)和控制。實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式光伏接入與脫離的安全監(jiān)視，管理辦法嚴(yán)格按照并網(wǎng)調(diào)度等規(guī)定執(zhí)行。

第二，當(dāng)分布式光伏接入容量高于25%時(shí)，在配電網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，需要增設(shè)對(duì)分布式光伏進(jìn)行分析的擴(kuò)展功能。具體做法是對(duì)配電網(wǎng)采取無(wú)功優(yōu)化，通過(guò)安裝無(wú)功電源，進(jìn)行補(bǔ)償，使電壓在一定范圍內(nèi)，降低自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)損。此外，針對(duì)分布式光伏的大量接入，制定調(diào)度周期，控制各個(gè)時(shí)段分布式光伏的發(fā)電功率。

2.2 配電自動(dòng)化系統(tǒng)中饋線自動(dòng)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(dāng)配電網(wǎng)的饋線發(fā)生故障時(shí)，分布式光伏應(yīng)在2s內(nèi)自動(dòng)脫離電網(wǎng)。由此可見(jiàn)，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(jìn)行故障分析處理。具體的應(yīng)對(duì)策略如下：

（1）延長(zhǎng)配電網(wǎng)中重合閘的時(shí)間。故障發(fā)生后，分布式光伏在2s內(nèi)自動(dòng)脫離電網(wǎng)，與配電自動(dòng)化系統(tǒng)解列，然后延時(shí)0.5～1s再進(jìn)行斷路器重合閘。如果故障為瞬時(shí)故障，則電網(wǎng)正常運(yùn)行，分布式光伏并網(wǎng)逆變器檢測(cè)到正常電壓和頻率并啟動(dòng)。如果故障為電網(wǎng)側(cè)故障，那么開(kāi)關(guān)將再次跳閘，此時(shí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)中故障錄波裝置就會(huì)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(huì)延長(zhǎng)過(guò)流信號(hào)的保持時(shí)間，但這樣做的結(jié)果是會(huì)對(duì)過(guò)流信號(hào)的二次上報(bào)產(chǎn)生影響，所以應(yīng)該對(duì)過(guò)流信號(hào)不做保留，或者保留時(shí)間控制在1秒以內(nèi)。對(duì)于配電網(wǎng)的故障分析來(lái)說(shuō)，兩次過(guò)流信號(hào)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(dòng)化。

以上兩個(gè)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(dòng)化系統(tǒng)的硬件設(shè)備，只需在軟件中稍作更改即可，簡(jiǎn)單易行。

3 結(jié)語(yǔ)

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(dòng)化系統(tǒng)是未來(lái)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，在二者結(jié)合的初期，難免會(huì)出現(xiàn)一些適應(yīng)性的問(wèn)題，這種不適主要體現(xiàn)分布式光伏對(duì)饋線自動(dòng)化和實(shí)時(shí)監(jiān)控的影響。針對(duì)不同的適應(yīng)性問(wèn)題，采用相對(duì)應(yīng)的處理策略對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)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(xiàn)

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