分布式電源條件下的配網(wǎng)接入問(wèn)題探討

1、 大眾用電2010/121分布式電源并網(wǎng)產(chǎn)生的問(wèn)題分布式電源(簡(jiǎn)稱(chēng)DG 并網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生2個(gè)方面的問(wèn)題:一是并網(wǎng)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和性能;另一個(gè)是分布式電源并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行、控制、保護(hù)等各方面產(chǎn)生的影響。除了在偏遠(yuǎn)或特殊地區(qū)只有分布式電源作為唯一的供電電源外,大部分選擇分布式電源的用戶(hù)都希望分布式電源和外部電網(wǎng)互為備用以提高供電的可靠性和靈活性。而配電網(wǎng)為了提高系統(tǒng)的可靠性和安全性,希望可以對(duì)用戶(hù)的分布式電源輸出功率進(jìn)行遠(yuǎn)方調(diào)度。要實(shí)現(xiàn)這些功能就必須通過(guò)分布式電源的并網(wǎng)控制系統(tǒng)。2分布式電源的配網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題2.1電壓調(diào)整分布式電源并網(wǎng)與原有的調(diào)壓方法之間沖突引起用戶(hù)端電壓發(fā)生變化有2種典型情況,下面

2、通過(guò)圖1進(jìn)行說(shuō)明。(1電壓升高。分布式電源的引入會(huì)給某些電力用戶(hù)帶來(lái)電壓升高的問(wèn)題。圖1中分布式電源接在節(jié)點(diǎn)E 中,與用戶(hù)共用1個(gè)變壓器。接入分布式電源前,潮流沿著A-B-C-E 方向流動(dòng),在線路和變壓器上會(huì)有電壓降低,使得用戶(hù)電壓低于變壓器的一次側(cè)電壓。接入分布式電源后,則有可能使潮流反向從而抬高電壓,甚至可能使電力用戶(hù)的入口電壓高于配電變壓器一次側(cè)的電壓。(2電壓降低。接入分布式電源前,調(diào)壓裝置如電壓調(diào)節(jié)器或有載調(diào)壓變壓器,通過(guò)測(cè)量饋線的負(fù)荷而進(jìn)行調(diào)壓控制使得電壓曲線維持在正常范圍內(nèi)。在接入分布式電源后,分布式電源的存在減少了壓降補(bǔ)償裝置所測(cè)量到的負(fù)荷,進(jìn)行電壓補(bǔ)償時(shí)所設(shè)的目標(biāo)電壓值比維持

3、饋線末端電壓達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際設(shè)定值低,因此接入分布式電源后,饋線上的電壓有可能比未接分布式電源時(shí)要低。2.2諧波問(wèn)題分布式電源的引入會(huì)帶來(lái)大量諧波。在分布式電源安裝時(shí)需要評(píng)估其諧波影響,以確定是否符合電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),是否需要采取諧波抑制措施等。3分布式電源的配網(wǎng)繼電保護(hù)問(wèn)題單獨(dú)1個(gè)容量較小的分布式電源對(duì)故障電流的影響不大,但是當(dāng)配電網(wǎng)中接入許多小容量分布式電源單元或容量較大的分布式電源單元時(shí),它們對(duì)故障電流總的影響足以改變短路水平,使原有的繼電保護(hù)產(chǎn)生過(guò)電流保護(hù)配合失誤、距離保護(hù)靈敏度變小等問(wèn)題。故障持續(xù)時(shí)間及短路電流方向的改變,也會(huì)影響重合閘的動(dòng)作。以上種種將直接影響到配電網(wǎng)的可靠性和安全性

4、。3.1分布式電源對(duì)短路電流分布的影響分布式電源接入配電網(wǎng)中,會(huì)改變其附近節(jié)點(diǎn)的短路容量。分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響可從多個(gè)方面來(lái)考慮。分布式電源相對(duì)于保護(hù)的位置不同,會(huì)有不同的影響效果。下面主要針對(duì)分布式電源接在保護(hù)上游與接在保護(hù)下游2種情況進(jìn)行討論。(1分布式電源接在保護(hù)R 上游,在接入分布式電源后發(fā)生故障的情況如圖2所示。圖2(a 中故障發(fā)生在保護(hù)R 下游,由于DG 的出力,故障點(diǎn)的電流增大,流過(guò)保護(hù)R 的故障電流也增大,將導(dǎo)婁底電業(yè)局王宏翔分布式電源條件下的配網(wǎng)接入問(wèn)題探討圖1含分布式電源的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)A B C DDGE用戶(hù)負(fù)荷圖2DG 接在保護(hù)上游的故障情況系統(tǒng)系統(tǒng)RRDG

5、 DG(a 故障發(fā)生在保護(hù)R 下游(b 故障發(fā)生在保護(hù)R 上游欄目編輯/李超T echnical A pplication技術(shù)應(yīng)用 大眾用電2010/12欄目編輯/李超T echnical A pplication技術(shù)應(yīng)用致保護(hù)的保護(hù)范圍(靈敏度增加,當(dāng)助增效果足夠大時(shí),對(duì)于電流速斷保護(hù)而言,保護(hù)將升入相鄰下一級(jí)線路,保護(hù)將失去選擇性;圖2(b 中故障發(fā)生在保護(hù)R 上游,此時(shí)DG 對(duì)保護(hù)R 沒(méi)有影響。(2分布式電源接在保護(hù)R 下游,在接入分布式電源后發(fā)生故障的情況如圖3所示。圖3(a 中故障發(fā)生在保護(hù)R 上游,將產(chǎn)生逆流現(xiàn)象,若DG 提供的短路電流足夠大使得保護(hù)R 動(dòng)作,保護(hù)將失去選擇性;(b

6、 中故障發(fā)生在兩者之間,DG 對(duì)保護(hù)R 沒(méi)有影響;(c 故障發(fā)生在DG 下游,由于分布式電源的分流作用使得流過(guò)保護(hù)R 的故障電流減小,保護(hù)的靈敏度和范圍將減小。3.2分布式電源對(duì)距離保護(hù)的影響通過(guò)仿真得出分布式電源對(duì)距離保護(hù)的影響結(jié)論:(1一定容量的分布式電源接入配電網(wǎng)絡(luò),會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)帶來(lái)影響。具體影響的大小與分布式電源的容量、接入位置有較大關(guān)系。(2分布式電源位于距離保護(hù)上游時(shí),在保護(hù)下游發(fā)生故障,保護(hù)的靈敏度略有下降,但對(duì)選擇性影響很小,不會(huì)引起距離保護(hù)的誤動(dòng)。當(dāng)DG 位于距離保護(hù)下游時(shí),無(wú)論是直接并網(wǎng)還是逆變并網(wǎng),DG 都有一定的分流作用,會(huì)使得保護(hù)范圍減小。但不會(huì)出現(xiàn)多個(gè)斷路器

7、保護(hù)同時(shí)達(dá)到整定值動(dòng)作,進(jìn)而失去選擇性的情況。3.3分布式電源對(duì)重合閘的影響配電網(wǎng)故障的80%90%是瞬時(shí)性的。重合閘的應(yīng)用對(duì)提高系統(tǒng)供電可靠性,減少配電網(wǎng)維護(hù)工作量有著相當(dāng)重要的作用。在輻射式配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下,重合閘在迅速恢復(fù)瞬時(shí)性故障線路供電時(shí),不會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生任何沖擊和破壞。當(dāng)分布式電源接入配電線路后,如果線路因故障跳閘后,分布式電源所形成的電力孤島保持了功率和電壓在額定值附近運(yùn)行,分布式電源此時(shí)極有可能在重合閘動(dòng)作時(shí)沒(méi)有跳離線路,這將產(chǎn)生3種潛在的威脅:非同期重合閘或重合閘失敗;故障點(diǎn)電弧重燃;重合器、分?jǐn)嗥?、熔斷器配合不協(xié)調(diào)。4孤島運(yùn)行問(wèn)題孤島運(yùn)行被定義為與主系統(tǒng)分開(kāi)的一部分網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)

8、行,由一個(gè)或多個(gè)分布式電源供電。如圖4所示,當(dāng)保護(hù)R2動(dòng)作切除故障形成開(kāi)路后,DG 從配電網(wǎng)中隔離開(kāi)來(lái),仍繼續(xù)給一部分負(fù)荷供電時(shí),孤島現(xiàn)象發(fā)生了。孤島是一個(gè)沒(méi)有調(diào)節(jié)控制的電力系統(tǒng),會(huì)出現(xiàn)發(fā)電和供電之間不平衡的問(wèn)題,且孤島電網(wǎng)沒(méi)有電壓、頻率控制,其特性是不可預(yù)知的。孤島現(xiàn)象將會(huì)引起的主要問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)。(1由于配電網(wǎng)不再控制孤島系統(tǒng)中的電壓和頻率,如果孤島系統(tǒng)中的分布式電源不能提供電壓和頻率調(diào)節(jié),也沒(méi)有限制電壓和頻率偏移的繼電保護(hù),則用戶(hù)得到的電壓和頻率將波動(dòng)很大,將可能引起用電設(shè)備的損壞。(2當(dāng)一條線路本應(yīng)斷電但由于孤島中的分布式電源繼續(xù)供電而帶電時(shí)(如圖4中L2,將使線路維修的工作人員或者其他人員有觸電的危險(xiǎn)。(3當(dāng)孤島系統(tǒng)重新與配電網(wǎng)并列運(yùn)行時(shí),若分布式發(fā)電設(shè)備與系統(tǒng)不同步,將產(chǎn)生很大的沖擊電流,有可能損壞發(fā)電設(shè)備,另外也有可能導(dǎo)致系統(tǒng)的重新解列。目前配電網(wǎng)對(duì)孤島的處理是立即停止所有分布式發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行,使得整個(gè)線路都處于無(wú)電狀態(tài),防止可能對(duì)設(shè)備造成的損害,消除潛在的安全隱患。5結(jié)束語(yǔ)分布式電源憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中占有越來(lái)越重要的地位,但大量分布式電源的接入必將給配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。因此必須對(duì)分布式電源接入配電網(wǎng)帶來(lái)的新問(wèn)題進(jìn)行研究,分析其對(duì)配電網(wǎng)所造成的影響,