山東省女子監(jiān)獄 徐 岳

山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠 孫 振

1.引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的集中供電模式的不足日漸突出，分布式電源的應(yīng)用在很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)供電模式的不足，但是分布式電源的并網(wǎng)，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)造成很大影響，尤其是配電網(wǎng)的自愈控制，包括兩個(gè)方面，其一，在配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，分布式電源在一定程度上幫助實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的“自愈”，另一方面，又影響配電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，阻礙“自愈”。

2.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)故障恢復(fù)的影響

配電網(wǎng)故障恢復(fù)是配電網(wǎng)發(fā)生故障后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)在確保系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，快速恢復(fù)對(duì)非故障停電區(qū)域負(fù)荷的供電，針對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外都提出了很多的故障算法，比如啟發(fā)式算法﹑遺傳式算法﹑禁忌搜索法等。分布式電源介入電網(wǎng)后，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式都會(huì)發(fā)生巨大的變化，原有的一些算法并不在實(shí)用。

分布式電源在故障恢復(fù)過(guò)程中的應(yīng)用主要為：

(1)利用DG來(lái)支持電網(wǎng)出現(xiàn)故障后恢復(fù)到正常的“黑啟動(dòng)”；

(2)為重要的負(fù)荷提供持續(xù)供電“孤島”模式。

所謂黑啟動(dòng)，是指整個(gè)系統(tǒng)因故障停運(yùn)后，系統(tǒng)全部停電（不排除孤立小電網(wǎng)仍處于維持運(yùn)行），處于“黑”狀態(tài)，不依賴別的網(wǎng)絡(luò)幫助，通過(guò)系統(tǒng)中具有的自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，帶動(dòng)無(wú)自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)的恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)。而黑啟動(dòng)關(guān)鍵是電源的啟動(dòng)，而分布式電源具有設(shè)備簡(jiǎn)單，啟動(dòng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，在系統(tǒng)面臨大面積停電時(shí)，DG能快速的提供電源，獨(dú)立的啟動(dòng)各個(gè)子系統(tǒng)動(dòng)，然后將整個(gè)電網(wǎng)逐步連接，完成全網(wǎng)由黑啟動(dòng)到正常供電狀態(tài)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)從事事故發(fā)生后到恢復(fù)正常的“自愈”功能。還有，DG在故障恢復(fù)的另一個(gè)作用就是，在故障發(fā)生后，DG與大電網(wǎng)分離，繼續(xù)向所在的小范圍獨(dú)立電網(wǎng)供電，該獨(dú)立運(yùn)行的電網(wǎng)為“孤島”模式。這種模式可以維持系統(tǒng)未出現(xiàn)故障部分的供電，使得一些用于系統(tǒng)檢測(cè)和修復(fù)的設(shè)備得到不間斷供電，從而使得幫助實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的“自愈”。

3.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

配電網(wǎng)，大多是都是單一的電源的輻射型的網(wǎng)絡(luò)，繼電保護(hù)同樣是按照輻射型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和整定的[1]。DG接入以后，單輻射的網(wǎng)絡(luò)變成了雙端或者是多端的網(wǎng)絡(luò)，配電網(wǎng)中的潮流分布﹑故障發(fā)生時(shí)短路電流的大小和流向會(huì)發(fā)生根本性的變化，這樣就給繼電保護(hù)的整定就增加了很大的難度。目前，我國(guó)的配電網(wǎng)一般是輻射型的單電源結(jié)構(gòu)，所以繼電保護(hù)比較簡(jiǎn)單，一般是采用三段式的電流保護(hù)。分布式電源對(duì)電流保護(hù)影響主要表現(xiàn)為：

(1)分布式電源引起保護(hù)拒動(dòng)。分布式電源提供的故障電流降低了所在線路保護(hù)的檢測(cè)電流值，使相應(yīng)的保護(hù)因達(dá)不到動(dòng)作值而不能啟動(dòng)。

(2)分布式電源引起誤動(dòng)作。相鄰線路發(fā)生故障時(shí)，分布式電源的反向電流使其所在的健康運(yùn)行線路的保護(hù)檢測(cè)到的故障電流大于其整定值，從而引起誤動(dòng)作，使得分布式發(fā)電所在線路無(wú)故跳閘。

(3)配電網(wǎng)的故障水平的變化[2]。分布式電源不但會(huì)造成故障電流的增大，也會(huì)造成故障電流的減少。如果某配電所所在區(qū)域的分布式電源的容量非常大，這樣子就會(huì)使故障電流產(chǎn)生很大幅度的變化，所以務(wù)必要提高斷路器的容量和升級(jí)繼電保護(hù)裝置。

(4)電壓不能合理的調(diào)節(jié)。大容量的分布式電源，使所在線路電壓越上限，而當(dāng)其因故停役時(shí)，又可能引起線路電壓越下限。相鄰線路必須增加附屬設(shè)施才能滿足電壓調(diào)整的要求，增加了接入分布式電源的投資成本。

同時(shí)，DG的介入位置不同，故障電流的大小和流向也會(huì)有所不同，從而對(duì)保護(hù)動(dòng)作行為的影響也就不同。當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)后，線路保護(hù)的靈敏度降低或者保護(hù)范圍縮小。為了減小分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的影響，一些研究人員提出對(duì)現(xiàn)有保護(hù)加以改進(jìn)和完善，以適應(yīng)分布式電源并網(wǎng)的保護(hù)要求。如分布式電源接在110kV變電站35kV母線并通過(guò)專線并網(wǎng)時(shí)，將配電網(wǎng)原有的距離保護(hù)改造為允許式方向縱聯(lián)保護(hù)，提高了并網(wǎng)變電站的供電可靠性；分布式發(fā)電機(jī)組通過(guò)10kV開(kāi)關(guān)站與系統(tǒng)并網(wǎng)的情況下。目前，我國(guó)對(duì)含有分布式電源的配電網(wǎng)的繼電保護(hù)的研究還處于探索階段，還需要在以下方面深入研究：合理的對(duì)線路進(jìn)行調(diào)整，減小分布式電源對(duì)保護(hù)的影響，升級(jí)現(xiàn)有的故障保護(hù)裝置或者開(kāi)發(fā)新型的保護(hù)設(shè)備，從研究分布式電源與電網(wǎng)關(guān)系入手，研究分布式發(fā)電本身的特點(diǎn)，提出新的保護(hù)方案。

4.分布式電源接入對(duì)重合閘的影響[2]

配電網(wǎng)發(fā)生的故障80%-90%的部分是瞬時(shí)性的。重合閘對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的供電可靠性﹑減少電網(wǎng)維護(hù)的工作量有非常重要的作用。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)性故障線路時(shí)，不會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生任何沖擊和破壞。但當(dāng)配電網(wǎng)中并入分布式電源后，線路發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，分布式電源可能會(huì)導(dǎo)致兩方面的后果：其一，在失去電網(wǎng)電源后，故障點(diǎn)可能由于分布式電源的維持而沒(méi)有消除，。當(dāng)進(jìn)行重合閘時(shí)，可能會(huì)引起故障電流的越變，引起故障點(diǎn)電弧重燃，導(dǎo)致絕緣擊穿，進(jìn)一步擴(kuò)大事故。其二，在故障發(fā)生后，電力孤島與電網(wǎng)往往不能保持同步，在這種情況下，非周期重合閘會(huì)引起沖擊電流或者電壓，線路保護(hù)可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作，而使重合閘失去了迅速恢復(fù)瞬時(shí)故障的能力。

5.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)供電質(zhì)量的影響

當(dāng)配電網(wǎng)接入分布式電源時(shí)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)將由單電源輻射網(wǎng)絡(luò)變成了遍布電源和用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。引入少量的DG對(duì)整個(gè)電網(wǎng)不會(huì)構(gòu)成太大的影響，然而，當(dāng)電網(wǎng)中存在較多的DG單元或存在大容量單元時(shí)，將對(duì)電壓質(zhì)量﹑供電可靠性﹑線損等產(chǎn)生較大影響，從而對(duì)配電網(wǎng)自愈控制產(chǎn)生影響。

(1)對(duì)配電網(wǎng)電壓分布的影響

DG接入配電網(wǎng)后，在穩(wěn)態(tài)情況下，由于饋線上的傳輸功率減小以及DG輸出地?zé)o功支持，使得沿饋線的各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處得電壓有可能被抬高。電壓被太高的多少與DG的位置以及容量的大小有關(guān)系。不同類型的DG對(duì)電網(wǎng)電壓的支持作用也是不相同的：同步發(fā)電機(jī)型DG設(shè)備的并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性具有負(fù)面影響，而異步發(fā)電機(jī)型DG和逆變器型DG設(shè)備并網(wǎng)能改善系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。

負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓變化與DG接入點(diǎn)和母線間的距離﹑接入容量﹑有功無(wú)功配比以及接入方式（集中接入或多點(diǎn)分散接入）密切相關(guān)。合理的規(guī)劃DG接入位置﹑接入容量，以及有效地協(xié)調(diào)眾DG的輸出有功﹑無(wú)功配比，就能使得DG的輸出有功﹑無(wú)功配比，就能使得DG輸出對(duì)配電網(wǎng)電壓，尤其是末端電壓起到良好的支撐作用。

(2)對(duì)電壓波動(dòng)的影響

DG接入配電網(wǎng)時(shí)，會(huì)影響系統(tǒng)電壓的波動(dòng)使其增大或者減小，產(chǎn)生積極或消極影響，具體為：DG與當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行，即當(dāng)該負(fù)荷增加（或者減?。r(shí)，DG輸出量增加（或減?。藭r(shí)DG將有效的抑制系統(tǒng)的電壓波動(dòng)，產(chǎn)生積極影響，然而，當(dāng)DG不能與當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行，如利用自然資源發(fā)電的DG，由于其輸出波動(dòng)性很大，一般難以控制，所以，這類DG很難與當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行。此時(shí)的DG將會(huì)增大系統(tǒng)的電壓波動(dòng)，產(chǎn)生消極的影響。

(3)對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的影響

大量分布式電源，特別是大容量風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)后會(huì)造成電壓波動(dòng)增大和無(wú)功潮流不合理，使得現(xiàn)有的無(wú)功控制手段不能滿足要求，嚴(yán)重影響配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。電力電子技術(shù)的發(fā)展使得靜止無(wú)功補(bǔ)償器﹑靜止同步補(bǔ)償器﹑靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器﹑等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用。分布式電源接入后需要研究綜合運(yùn)用這些補(bǔ)償設(shè)備協(xié)調(diào)地區(qū)電網(wǎng)各電壓等級(jí)的無(wú)功分布，并針對(duì)分布式電源的隨機(jī)特性和分相﹑三相混合控制模式，建立地區(qū)電網(wǎng)的無(wú)功優(yōu)化和電壓控制模型與分析方法。

另外，某些使用逆變器等電力電子裝置接入系統(tǒng)的分布式電源（以雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)為代表）除了向系統(tǒng)傳輸有功功率之外，同時(shí)還具備一定的無(wú)功補(bǔ)償﹑有源濾波的功能。

6.結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)分布式電源接電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的自愈控制造成的影響進(jìn)行研究分析，分別從故障恢復(fù)﹑繼電保護(hù)﹑電能質(zhì)量三個(gè)大方面進(jìn)行探討，分布式電源的接入在一定程度上有利于配電網(wǎng)的自愈控制，如果和配電網(wǎng)協(xié)調(diào)不好又會(huì)阻礙電網(wǎng)的自愈能力的發(fā)揮。

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司.分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定[M].北京:國(guó)家電網(wǎng)公司,2009.

[2]徐德鴻,徐君,蘇娜等.新能源發(fā)電的中若干電力電子問(wèn)題[J].電力電子,2010,3:11-15.

[3]李新,等.分布式電源并網(wǎng)的潮流計(jì)算[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009,37(17):78-81.

[4]薛迎成,邰能靈.國(guó)際上分布式電源的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)介紹[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2008,2(6):1-17.