談康興 陳曦 徐戈

摘要：分布式電源規(guī)劃與科學合理的接入對主動配電網(wǎng)中需求側(cè)資源的優(yōu)化利用至關(guān)重要，但是在實際運行時也會出現(xiàn)安全風險等問題。對此本文首先闡述了含分布式電源主動配電網(wǎng)的概念，其次總結(jié)了分布式電源接入對于配電網(wǎng)的影響，然后提出具體的保護策略。

關(guān)鍵詞：主動配電網(wǎng);分布式電源;保護策略

1引言

近年來，隨著配電網(wǎng)中分布式電源接入比例不斷提高，但會造成配電網(wǎng)潮流逆向流動更加頻繁，導致配電網(wǎng)電壓分布發(fā)生劇烈變化;同時，配電網(wǎng)電壓波動和越限等問題也愈發(fā)突出，給配電網(wǎng)的安全運行帶來了巨大挑戰(zhàn)。為此，需注重含分布式電源主動配電源的運行及故障特征，實施針對性的保護策略。

2含分布式電源主動配電網(wǎng)概述

所謂分布式電源，是一種自發(fā)自用的能源，可作為集中供電方式的補充。將配電網(wǎng)與分布式電源相結(jié)合，在一定程度上解決電力系統(tǒng)事故后電力供應的問題，節(jié)省電力建設投資，提高配電網(wǎng)調(diào)度靈活度以及滿足配電網(wǎng)對于供電可靠性的要求。分布式電源安裝在用戶端，隨著碳達峰、碳中和目標的提出，光伏、風電等分布式電源將大規(guī)模接入配電網(wǎng)，構(gòu)成主動配電網(wǎng)。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，主動配電網(wǎng)的DG滲透率較高，擁有主動控制和管理模式（包括DG優(yōu)化調(diào)度、配電網(wǎng)重構(gòu)、需求側(cè)管理等），運行方式更加靈活。

3分布式電源的接入對于配電網(wǎng)的影響

3.1對電能質(zhì)量的影響

分布式電源并入配電網(wǎng)后對電能質(zhì)量的影響通常體現(xiàn)在諧波污染、電壓波動等方面。例如，分布式光伏發(fā)電產(chǎn)生的直流電須經(jīng)過逆變器調(diào)制為交流電后才能并入配電網(wǎng)，但并網(wǎng)逆變器在高頻調(diào)制直流電過程中容易產(chǎn)生諧波，諧波經(jīng)并聯(lián)輸出后放大，存在難以預測與治理的問題。此外，分布式發(fā)電極易受天氣影響，輸出功率波動較大，并網(wǎng)后將對電網(wǎng)的電壓質(zhì)量造成一定程度上的影響。

3.2對配電網(wǎng)運行控制的影響

雖然分布式發(fā)電可在電力系統(tǒng)事故后起到支撐作用，但發(fā)電的調(diào)峰能力較差，并且隨著分布式發(fā)電穿透功率的增加，電力系統(tǒng)內(nèi)的峰谷差將進一步擴大。大規(guī)模分布式發(fā)電并入配電網(wǎng)將使得配電網(wǎng)的分布式電源系統(tǒng)呈現(xiàn)出多點、多地分散的特點。

3.3孤島效應

當配電網(wǎng)發(fā)生故障解列時，由于分布式發(fā)電裝置目前尚未有較好的檢測方法，且會在配電網(wǎng)解列后仍然向配電網(wǎng)供電，此時就會造成孤島效應。分布式發(fā)電對局部電網(wǎng)持續(xù)供電，但對于非計劃內(nèi)的局部區(qū)域供電將會威脅到電網(wǎng)檢修人員的人身安全。此外，局部區(qū)域供電造成的孤島電網(wǎng)與配電網(wǎng)主網(wǎng)非同步重合閘將造成操作過電壓，對設備及電網(wǎng)的安全運行造成威脅。

4含分布式電源主動配電網(wǎng)的保護策略

4.1安裝諧波抑制裝置

4.1.1無源濾波器

無源濾波器（PPF）是一種常見的濾波裝置，主要是利用電感L的低通作用、電容C的高通作用以及L、C的諧振原理。比如說普遍使用的一種方式就是通過適當調(diào)節(jié)L、C電路中電感、電容的參數(shù)使其在特定頻率下發(fā)生諧振，對系統(tǒng)中相應頻率的諧波呈現(xiàn)出低阻抗，使諧波流入濾波裝置，避免污染電網(wǎng)。無源濾波器如圖1所示。

4.1.2有源濾波器

有源電力濾波器（APF）是兼?zhèn)渲C波治理與無功補償功能的綜合設備。按照接入方式不同，APF可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和串并聯(lián)混合型結(jié)構(gòu)。其中應用較為廣泛的是并聯(lián)型有源濾波器，主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.2對發(fā)電功率進行預測

基于分布式電源接入對于配電網(wǎng)運行控制的影響分析，可結(jié)合大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，研發(fā)分布式光伏發(fā)電功率預測技術(shù)。例如，可基于多智能體深度強化學習方法創(chuàng)建分布式優(yōu)化調(diào)度框架。本文利用PPO算法對各區(qū)域智能體神經(jīng)網(wǎng)絡進行統(tǒng)一訓練，得到網(wǎng)絡參數(shù)。第t個調(diào)度時段，區(qū)域智能體n根據(jù)本區(qū)域狀態(tài)，利用策略網(wǎng)絡輸出調(diào)度決策;因各自治區(qū)域協(xié)同運行，根據(jù)所有區(qū)域智能體調(diào)度決策，各區(qū)域智能體獲得相同的全局獎勵，并進入下一個調(diào)度時段的決策。將每個調(diào)度周期采樣獲得的經(jīng)驗（）存儲于經(jīng)驗池中，以最大化每個調(diào)度周期T個時段累積全局獎勵為目標更新網(wǎng)絡參數(shù)。

各自治區(qū)域既可實現(xiàn)本區(qū)域自治，又可協(xié)作運行。一方面，每個區(qū)域智能體都包含策略網(wǎng)絡和價值網(wǎng)絡，可實現(xiàn)分布式電源高滲透率的配電網(wǎng)分區(qū)域就地數(shù)據(jù)處理;另一方面，策略網(wǎng)絡和價值網(wǎng)絡均采用CommNet架構(gòu)連接，從而在相鄰區(qū)域智能體間進行神經(jīng)網(wǎng)絡隱層特征信息的交互，實現(xiàn)多個自治區(qū)域的分布式協(xié)同優(yōu)化。集中式系統(tǒng)因涉及所有者隱私而難以采集各分布式資源的詳細信息，該架構(gòu)下各區(qū)域智能體根據(jù)本地收集的信息和相鄰區(qū)域智能體的通信即可實現(xiàn)問題的合作求解，避免了調(diào)度過程中大量隱私數(shù)據(jù)傳輸。

4.3電網(wǎng)孤島檢測

4.3.1主動式孤島檢測

主動式檢測方法，是指通過控制逆變器，使逆變器輸出功率、頻率或相位存在一定正常情況下無法被檢測的擾動。當孤島現(xiàn)象發(fā)生后，失去電網(wǎng)平衡作用的擾動會累積變大，從而被檢測到。主動檢測方法精度高，非檢測區(qū)小，且能夠自動檢測，但是技術(shù)要求高，還會降低逆變器輸出電能質(zhì)量。目前的主動檢測方法主要有以下幾種：頻率偏移法、電網(wǎng)阻抗估算法、電壓漂移法等。

4.3.2被動式孤島檢測

當系統(tǒng)處于孤島狀態(tài)時，通常會發(fā)生一些參數(shù)的非正常改變。被動式孤島檢測法就是實時檢測公共連接點處的一些電信號的異常變化。

（1）過/欠頻率（OUF）和過/欠電壓（OUV）檢測法：在孤島現(xiàn)象發(fā)生時，如果光伏發(fā)電裝置的輸出功率與本地負載的功率需求不匹配時，系統(tǒng)中的頻率和電壓數(shù)值會產(chǎn)生偏離?？刂破鲗策B接點處的當頻率和電壓信號實時采樣，發(fā)現(xiàn)異常后，切斷逆變器輸出。

（2）電壓相位突變檢測法（PJD）：正常運行時，逆變器的輸出電流和電網(wǎng)電壓同頻、同相，沒有相位偏移，但孤島現(xiàn)象發(fā)生時，公共連接點處電壓與逆變器輸出電流之間會產(chǎn)生瞬時的相位偏移，控制器發(fā)現(xiàn)偏移后切斷逆變器輸出。

（3）諧波檢測法（HD）：電網(wǎng)斷電后，檢測公共連接點處電壓的諧波失真度，判斷失真度是否增大并超過了5%的閾值，就能知道是否存在孤島現(xiàn)象。

4.3.3故障信號監(jiān)測

故障信號監(jiān)測方法主要通過電網(wǎng)側(cè)的監(jiān)控裝置在配電網(wǎng)發(fā)生故障發(fā)送控制信號實現(xiàn)，分布式發(fā)電裝置接收到控制信號時停止運行，及時切斷與電網(wǎng)的并聯(lián)運行。

5結(jié)束語

綜上所述，為保證分布式電源接入的配電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定運行，本文就分布式電源接入對配電網(wǎng)造成的影響進行分析，進而提出安裝諧波抑制裝置、預測發(fā)電功率和電網(wǎng)孤島檢測三種保護策略，旨在為主動配電網(wǎng)的運維提供參考，確保電網(wǎng)整體運行的穩(wěn)定與安全，為人們提供更高質(zhì)量的電能。

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作者簡介：談康興（1994-），男，湖南長沙人，助理工程師，本科，工作方向：電氣專業(yè)。