分布式电源对配网自动化的影响

分布式电源对配网自动化的影响
发表时间：2019-05-17T09:16:39.333Z 来源：《电力设备》2018年第33期作者：邹兰珍
[导读] 摘要：随着社会经济的发展，能源消耗越来越大，分布式电源也越来越快，与人们的生活密切相关。

（广东电网有限责任公司江门新会供电局 529100）
摘要：随着社会经济的发展，能源消耗越来越大，分布式电源也越来越快，与人们的生活密切相关。

分布式电源是利用可再生能源，把原有的传统单电源辐射型网络改变成双电源乃至多电源网络形式。

本文讲述了分布式电源的特点、对配电网的影响及其消纳方式。

关键词：分布式电源；配电网；影响
1 引言
随着社会经济的快速发展，能源已经成为人们日常生产生活中必不可少的一环。

随着社会生产技术的进步以及对能源的需求日渐加大，而传统的煤炭、石油等化石能源数量有限，显然不能满足增长需求，节约能源和开发可再生能源是必然的结果。

可再生能源绿色、环保，取之不尽用之不竭，在充分利用可再生能源的条件下，分布式电源技术随之兴起。

利用分布式电源与配电网相结合，可以一定程度上解决电力供给不足、环境污染等问题。

而对分布式电源对配电网的应用和影响研究具有重要意义。

2 分布式电源的特点
分布式电源英文名为distributed generation，一般简称为DG，是一种新型电源技术，是社会经济发展的必然。

分布式电源之所以能够快速兴起，一方面是经济发展的必然结果，另一方面，是它绿色环保的属性决定的，它利用一些可再生能源进行发电，例如：风能、太阳能，甚至是利用废弃能源发电。

除此之外，分布式电源还有诸如以下特点：
①与负荷距离比较近，可以及时追踪用户负荷情况，有效调整系统，还能实现黑启动；
②能够减少电力线路的传送功率，降低因远距离输电引起的网络损耗，从而延长电力线路的使用寿命；
③分布式电源的容量较小，即插即用；
④控制与传统发电机组比较弱，只能算作大机组的负负载；
⑤利用可再生能源，对环境友好，绿色环保，节约能源。

3 对配电网的影响
3.1 对配电网规划影响
分布式电源的接入，对配电网规划造成深远的影响。

主要表现为以下几个方面：一是分布式电源的接入会改变系统的负荷增长方式，使原有的配电系统的负荷预测面临着更多不确定性；二是配电网本身节点数很多，系统增加的大量分布式电源节点，使所有网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难；三是对于含多种类型的分布式电源混合联网供电系统，根据各类型能源特征建立模型，在配电网中确定合理的电源结构，协调利用各类型电源成为有待解决的问题；四是因多个位置不同，负荷电源不能均通过整个电力系统接入大电网，各个小型电源无法收到完整控制，也不能使各个小型电源均接入通讯装置，使调度在进行研究负荷调度与分配，进一步增大了不少难度，比如安全监控与数据采集系统无法接入主网，使得调度人员无法对分布式电源的运行进行实时的监控，使各分布式电源的运行方式与负荷调度均不可控制，导致配电网安全稳定运行的难度以及主网的整体控制难度都明显的增大，也会是导致主网与配电网检修作业带来更多麻烦。

3.2 对供电可靠性的影响
分布式电源接入配电网系统，其供电可靠性将发生变化。

配电网处于电力系统末端，是电力系统向电力用户提供和分配电能的重要环节，而配电网多为辐射状网络，故障发生率比较高；分布式电源接入后，配电网变成了多电源与用户相连的环状网络，即便某些线路发生故障，分布式电源可构成自供用电系统，即孤岛运行状态，也称孤岛效应。

从这方面来说，分布式电源的接入对提高配电网供电可靠性是有利的，但是万物皆有两面性，孤岛效应虽然可以提高供电可靠性，但是它还可能造成电力孤岛区域的频率和电压的不稳定，容易引起用电设备的损坏，严重时可能会对电网负载以及人身安全造成危害，所以孤岛保护还有待深入研究
3.3 对配电质量的影响
分布式电源的接入对配电网也会带来谐波污染的问题。

首先，间歇性和不稳定性，如风能、太阳能发电，它们有着显著的不稳定性，与天气有着显著的相关性；再者，风力发电系统和光伏发电系统一般都配有整流-逆变设备和大量电力电子装置，其电源本身就是一个谐波源，而且分布式发电系统一般发出的电是直流电，需要经过逆变器进行升压并网，这个过程中，不同类型分布式电机、不同的分布式发电联网方式引起电压波动，会产生不同次数的谐波。

一般来说，接入的分布式电源容量越大、其离母线端越远，对电压分布影响越大，配电网的电压波动也越大。

由于谐波的注入，进而会引起配电网电压发生畸变，使配电网的电能质量受到一定的影响，因而需要配置滤波装置、无功补偿设备等一直谐波分量。

3.4 对配电网继电保护的影响
一、多个分布式电源接入对配电网继电保护的影响
配电网继电保护跟传统主网系统的继电保护相比简单的多，常常会使用时间级差保护、电流级差保护和过电压保护等方法。

保护动作包括设备故障点上游侧保护装置进行故障切除和上下级的装置做到后备保护。

当接入了分布式电源后，配网结构也会出现变化，分布式电源会增加电流，恶化故障点的故障，还会在一定程度上导致出现节点短路，甚至会使得保护装置的灵敏度受到影响，导致保护范围变化，最终线路的上下级配合受到影响。

二、双向电力潮流对配电网继电保护的影响
配电网供电是使用单端电源，也没有设置继电保护方向元件，当接入了分布式电源后，配电网会变成双端电源供电形式。

当线路上游出现故障时，分布式电源产生的故障电流会从负荷侧流向系统侧，上游和下游都会出现故障，因为缺少方向元件，故障电流可能会远远超出整定值，直接影响到保护动作的选择性。

因此，方向元件是分布式电源系统中不可缺少的一大重要元件，会直接影响整个继电保护的实际情况。

三、分布式电源接入配电网后对系统短路电流处理策略的影响
对系统的短路电流影响，会因为接入等效阻抗的比值不同而有所区别，并且会因为保护位置不同而有所区别，也会造成完全不同的影响效果。

若是分布式电源是下游出现故障，这时保护动作就不会受制于分布式电源，故障位置的电流越来越大，会让其所保护的短路电流也逐渐增加，最后使得整个保护区域都没有选择性，灵敏度也会受到影响。

倘若故障点位于线路末端，故障点所经过的电流越来越大，但是会比没有接通分布式电源时的电流小，如此一来，会减少保护的区域。

若故障点位于上游，保护动作不会受制于分布式接入电源，当故障点的电流逐渐加大时，原来的线路也会立刻变为双电源供电线路，这时就要在对侧装设断路器，并且把断路器跳开实现切除故障目的。

因为分布式电源具有助推作用，所以故障处电流会越来越大，并会比分布式电源未接到位置的故障电流更大，因此电流保护范围会增大。

4 分布式电源在配电网中的消纳方式
如上所述，分布式电源的接入对配电网的保护，自动化处理逻辑和电能质量等产生多方面影响，而制约配电网对分布式电源消纳能力的关键是分布式电源接入后产生的电压偏差和电压波动，而并非其对继电保护、配电自动化故障处理等的影响。

但是，在分布式电源接入容量不是很大的情况下，即使不对其采取任何控制措施配电网也有比较强的消纳能力，这种消纳方式，称为自由消纳方式。

另外，在分布式电源接入容量的超出自由消纳能力的情况下，可以采用本地控制消纳方式。

首先考虑在较大容量的分布式电源中驻入本地控制策略，不需借助通信网络和协调控制，而是根据分布式电源本地采集到的接入点实时电压信息，对其输出的无功功率或有功功率进行本地调节，以满足轻载或重载条件下的电压偏差不致越限的要求。

在分布式电源接入容量的超出本地控制消纳能力的情况下，不得已而必须考虑借助通信网络，对若干大容量分布式电源甚至可控负荷进行协调控制，以满足电压约束条件，这种消纳方式，称为协调控制消纳方式在实际应用中，应优先采用自由消纳方式，在其不能全面满足要求时宜采用本地控制消纳方式，自由消纳方式和本地控制消纳方式的消纳能力很强，应该可以解决绝大多数问题，实在不得已再采用协调控制消纳方式，因为协调控制消纳方式依赖通信通道，使配电网变得比较脆弱。

5 结束语
综上所述，分布式电源具有高效、灵活、节约能源以及环保等优点，但其在配电网中的接入对配电网的各方面都产生了一定的影响，应通过采用先进技术和提高配网管理水平，降低分布式发电对配网的负面影响，提高配网对分布式电源的接纳能力，改善整个配网系统的电能质量，提高供电可靠性，使分布式电源在配电网中充分发挥作用。

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