祁文坤
國網(wǎng)湖北省電力公司恩施供電公司
淺析分布式電源的接入對配電網(wǎng)的影響
祁文坤
國網(wǎng)湖北省電力公司恩施供電公司
未來傳統(tǒng)能源的枯竭將不可避免,可再生能源形式的分布式電源逐漸成為熱點,然而隨著國內分布式電源數(shù)量、規(guī)模的不斷增長,通過將其接入配電網(wǎng)能夠有效緩解資源短缺及使用化學燃料造成的污染問題。但是由于分布式電源接入配電網(wǎng)后明顯改變了傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結構,導致在系統(tǒng)發(fā)生故障時,原有的繼電保護系統(tǒng)動作行為受到很大影響。在本文里,我們就針對這一問題進行探討其保護配置方法。
配電網(wǎng);自適應;疊加原理;繼電保護;分布式電源
引言
分布式電源(DG)接入配電網(wǎng)之后,必然會轉變電網(wǎng)過去的單電源、放射狀結構特點,讓配電網(wǎng)內部各個支路的潮流不僅僅是單方向的流動,可以說,讓系統(tǒng)中短路電流的方向與大小發(fā)生了直接的轉變,甚至還可能造成配電網(wǎng)故障無法及時隔離,導致配電網(wǎng)故障逐漸蔓延。所以,我們必須要深入探討DG接入配電網(wǎng)對于繼電保護所造成的影響,同時,還應當進一步分析DG接入配電網(wǎng)后的電流保護方案。
DG接入配電網(wǎng)后對繼電保護的影響不可避免,其影響一般與容量、接入位置、類型有關。目前10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結構一般是環(huán)型網(wǎng)架,輻射形單電源供電,10kV線路通常采用傳統(tǒng)的三段式的過電流保護作為線路的主保護和后備保護。從配電網(wǎng)的特點分析DG接入對配電網(wǎng)保護系統(tǒng)存在多方面的影響,其中最為典型的影響包括以下幾個方面:①導致本線路保護的靈敏度降低及拒動;②導致本線路保護發(fā)生誤動;③導致相鄰線路的瞬時速斷保護誤動并失去選擇性;④導致重合閘不成功或非同期合閘;⑤可能形成非計劃孤島,影響系統(tǒng)安全和供電質量。
DG接入點上游線路發(fā)生短路故障,受反方向短路電流影響,短路發(fā)生點至DG接入點之間的電流保護可能誤動作,不會影響到其他位置的電流保護。DG接入點下游線路發(fā)生短路故障,DG接入點上游線路因短路電流減小導致靈敏度降低,電流保護可能發(fā)生拒動,而短路發(fā)生點至DG接入點受助增作用影響短路電流增大,保護靈敏度隨之增加,這就可能導致保護范圍擴大到下一條線路而引起保護誤動作。由上述分析可知,DG的接入會對配電網(wǎng)的繼電保護和系統(tǒng)的可靠性帶來不利的影響,所以在優(yōu)化配置分布式電源時,考慮繼電保護的約束必不可少。在傳統(tǒng)三段式電流保護中,I段瞬時電流速斷保護最為重要,所以本文重點分析的是配電網(wǎng)中接入DG后,對保護裝置原有電流保護的I段的影響。采取的思路是對短路電流進行約束,用懲罰函數(shù)淘汰掉短路電流大于保護裝置原有I段整定值的解。
分布式電源的接入會導致短路點電流的增加,降低斷路器開斷裕度,嚴重時甚至造成斷路器不能正常開斷。因此需對分布式電源并網(wǎng)后各斷路器安裝處可能出現(xiàn)的最大短路電流重新進行校驗,并更換不滿足運行要求的斷路器。
采用微電網(wǎng)中央控制器,對分布式電源運行狀態(tài)進行采集和監(jiān)視,實現(xiàn)微電網(wǎng)電源、儲能、負荷的實時動態(tài)調節(jié)功能,保證微電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。主要控制模式有:并網(wǎng)運行、孤網(wǎng)運行、并網(wǎng)轉孤網(wǎng)、孤網(wǎng)轉并網(wǎng)等。1)并網(wǎng)運行。微電網(wǎng)中央控制器執(zhí)行并網(wǎng)運行的實時控制策略。為提高分布式電源利用效率,微電源一般以最大出力運行,儲能裝置將起到平抑微電源出力波動、削峰填谷等作用。同時,儲能控制器將按照中央控制器下達的調控指令實現(xiàn)儲能裝置的充放電,確保聯(lián)絡線路輸送功率在規(guī)定的范圍內。2)孤網(wǎng)運行。微電網(wǎng)中央控制器執(zhí)行孤網(wǎng)運行實時控制策略。一般將可控的微電源作為微電網(wǎng)主電源,并以恒壓恒頻(U/f)控制方式運行,其他微電源和儲能裝置則根據(jù)微電網(wǎng)中央控制器下達的調控指令調節(jié)各自的運行出力,實現(xiàn)微電網(wǎng)內部電力供需平衡。當可控微電源和儲能裝置的調節(jié)能力不足時,微電網(wǎng)中央控制器將下達微電源/儲能/負荷投切指令。
DG的接入已經(jīng)對配電網(wǎng)傳統(tǒng)三段式電流保護產生了不利影響,一些文獻已經(jīng)提出了一些解決方案:如基于Agent技術的保護方案通過在配電網(wǎng)中構建通信網(wǎng)絡,引入智能終端單元,保護方案依靠通信網(wǎng)絡來采集信息可以實現(xiàn)保護的電氣量和狀態(tài)量信息,并將這些信息通過通信網(wǎng)絡匯集,再對各處的信息進行整體分析判斷,從而實現(xiàn)故障的準確定位及切除。在智能電網(wǎng)與廣域通信網(wǎng)更加緊密結合后,智能保護裝置可以根據(jù)更加實時準確的對配電網(wǎng)故障作出反應,DG也可以更好地融入未來的智能配電網(wǎng)中。在DG接入點加裝故障限流器(FaultCurrentLimiter,F(xiàn)CL)來限制故障時DG提供的助增電流的影響。根據(jù)自適應保護,帶DG的配電網(wǎng)根據(jù)系統(tǒng)運行方式和網(wǎng)絡拓撲及故障時電氣量的實時變化,同步調整保護裝置參數(shù)及定值采用浮動門檻等。以上方法都是努力將DG接入后對配電網(wǎng)拓撲結構及潮流的不利影響降至最低,使其不至于影響配電網(wǎng)保護的正確動作或使得配電網(wǎng)保護裝置能適應DG接入的新型拓撲,從而使配電網(wǎng)在DG接入和保護之間找到最優(yōu)平衡點。
在電力系統(tǒng)中,配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)的末端,直接與用戶相連,聯(lián)系了電源或輸變電系統(tǒng)與用戶,負責將電力從變電站輸送到用戶,一旦配電系統(tǒng)發(fā)生故障就會造成大量的負荷丟失,使用戶或者企業(yè)失電。配電系統(tǒng)的可靠性直接關系到用戶供電的連續(xù)性。而能源的需求量越來越大,導致各種新型分布式電源接入配電網(wǎng),新型能源發(fā)電接入配網(wǎng)是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向,同時,分布式電源的接入,使傳統(tǒng)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結構、供電來源、潮流方向等都發(fā)生了巨大的變化,因此有必要分析和評估分布式電源接入后對配電系統(tǒng)的影響。
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