分布式电源在配电网中优化配置研究

分布式电源在配电网中优化配置研究

柴花伟

国网河北省电力有限公司任县供电分公司河北邢台055150

摘要：近些年由于一次能源紧缩和环境污染问题，世界各国都在加快对可再生能源的开发和利用，分布式发电技术也因此应运而生。分布式电源经济、环保，而且容量小，能够灵活地接入配电网，改善配电网的潮流分布。

关键词：分布式电源；配电网；优化配置

引言

随着分布式电源在配电网系统中越来越多的应用，配电网系统中电流流动方向就发生了相应的变化，同时在不同的接入点和不同的故障发生点，系统的电流保护也会出现相应的问题，那么传统的三段式电流保护的方法将不再可靠，同时继电保护装置的误动性和拒动性，也会造成配电网系统故障的放大甚至蔓延，将会严重影响电网系统供电的可靠性。因此，对分布式电源的接入配电网系统的保护研究，具有非常重要的现实意义。

1分布式发电技术的分析

分布式发电技术又被称为分布式电源，是指在直接连入配电网或用户周围分布的容量较小的发电系统。分布式电源主要适用于特定场所，同时能够提高发电的经济性、稳定性。分布式电源的能源形式主要包括太阳能、风能、内燃机、微型燃气轮机以及燃料电池等。随着电力市场的竞争激烈程度的增长以及节能环保事业的发展，分布式电源在现代电力系统中的所占比重也不断提升。随着分布式电源的应用，使得配电网络从辐射状网络变为电源与用户相互连接的网络，这对于配电网络的结构和运行造成一定的影响。分布式电源的应用使得配电网络中各支路电流不再是单方向流动，促使传统电力网络运行方式发生了较大的转变。分布式电源是我国智能电网建设中的重要技术，其主要是指接在用户附近的小型发电机组或是并入配电网络的发电系统，能够满足部分客户的特殊需求。随着用户对于供电服务要求的提升，供电企业需要不断提高配电网络的供电量以及供电稳定性。而分布式电源具有投资小、建设周期短以及灵活性高的优势，因此在现代社会中受到业界的关注。但是分布式电源并网转变了传统配电网络结构，对于配电网络保护造成了一定的影响，例如电压波动、闪变，网损增加，继电保护的稳定性下降，谐波增强等问题。因此，研究分布式电源并网对配电网保护影响具有重要的现实意义。

2分布式电源的配电网规划

2.1分布式电源对配网规划的影响

分布式电源对配网规划的影响可分为四个方面。首先，它对于规划的约束条件存在影响，在分布式电源被接入之后，网架规划在满足负荷需求的同时，还需要对输送分布式电源功率予以考虑，电能损耗会因为分布式电源的接入而降低，在接入时，需要使得负荷和分布式电源的运行特性达到协调；其次，分布式电源对于负荷的预测工作存在影响，分布式电源在接入之后会提供给部分负荷一定的电能，负荷的大小与负荷的峰值都会因此产生变化；然后，分布式电源对于规划目标具有影响，在分布式电源进行接入之后，在考虑规划目标时，需要明确配网对分布式电源的接纳能力，和对分布式电源波动性予以的处理方法；最后，分布式电源对于规划策略具有影响，在进行配网规划的时候，需要对电源投资主体的多元性予以考虑，在运营过程中，分布式电源和主网之间存在竞争，因为利益角度的不同，规划方案也存在很大差异。

2.2双层规划

分布式电源技术的发展让配电网中使用了更多的光伏发电、风力发电，而分布式电源自身含有波动性，因此，在配电网中也出现了类似于燃气轮机、蓄电池等装置，原本属于被动用电的用户现在可以参与到主动的管理中，分布式电源、主网电源和主动负荷都可以被看作是广义电源，它们的电源特性之间存在着差异，各自占有负荷曲线的比例也有所不同，在分布式电源的配网规划中，应该对投资成本及时间成本予以考虑，对分布式电源配电网进行双层规划，需要在将广义电源视为有效电源的前提下，完成所有电源成本-时间的特性曲线建立工作，依照费用最小的原则，可以将电源在规划时间内的运行时间与负荷曲线上的位置予以求出，进而求出配置容量，此为第一层规划。之后，需要把最小总费用设置为目标函数，将分布式电源配置以及相应的配网网架方案进行确认，此为第二层规划。约束条件为前者中的电源容量，利用优化理论，能够将分布式电源工作时间予以确认，进而增强方案经济效益。

3分布式电源在配电网中优化配置

3.1系统侧的保护配置

对于110KV电压，在设置故障解决保护配置时应当以母线段为单位，其中既涵盖了高频、低频、高压和低压灯保护设施，也包括光伏电站连接线断路器。在配电网10KV光伏电站连接线路中，应当对过电流设置保护设施，同时需要能够进行方向元件投退，如果经过验证对反方向故障不能进行防治，那么就应该将方向闭锁。在配电网侧线路的保护方面，必须确保三相一次重合闸能够正常发挥作用，而且在时间上，重合闸所需的时间应当不高于光伏电站切除所需的最长时间，此外，其功能必须要能够检测无压，并具有同期功能。这是因为非同期合闸会造成巨大冲击，进而造成严重的危害，因此需要避免这种现象的发生。对于节点位置，配置断路器应根据地区的相关规定采用合适的方式，其需要先调查分布式光伏电站的容量，然后才可进行专门配置。对于断路器的保护，应采用常规的线路，此时重合闸的功能必须得到保证，并且能够对线路进行无压检测。

3.2并网断路器保护

通常来说，对于并网总断路器来说，应当进行速断和过流保护的配置，例如配置光纤差动保护、过流保护以及带方向的过流保护等，此外，分布式光伏电站应当能够对孤岛实现快速的监测，并且能够对其与配电网的连接进行快速的切断，而那些非计划孤岛，从发生孤岛开始，到并网断路器断开结束，其时间应确保在2S之内。同时对并网断路器的功能也有所要求，要有低周、低压解列功能和高周"、高压解列功能等，分布式光伏电站接入配电网后，应当设置间隙零序电压，电流保护在系统变电站主变上，如果分布式光伏电站并网后，且在用户内部电网进行接入，所采用的并网方式为不可逆时，需要进行逆功率保护的配置。

3.3强化巡视

结合配网设备运维管理要求，细化光伏并网定期巡检，日常运维检修安全管理要求，根据上级有关规程规定和本单位配电设备现场运行规程来组织光伏发电配套供配电设施的运行管理工作。光伏发电配套供配电中压设施每月巡视一次，光伏发电送出的0.4千伏线路每季度巡视一次.在特殊情况下可以增加巡检次数，对日常巡查过程中发现的问题及时进行记录、分析、汇总，重大问题向运维检修部汇报，设备缺陷按照本单位缺陷管理流程处理，每月统计汇总光伏发电配套供配电设施巡视报表，并上报运维检修部。通过建立完善的运维检修机制，可以提高光伏发电配套设备的可靠性和设备缺陷的管理水平，提升设备故障抢修速度与修复质量，确保电网的安全运行。

结束语

综上所述，分布式电源对于配网规划具有重要影响，通过双层规划的方案，通过配网重构和经济调度的方法，这种无功优化可以让电网损耗有所降低，可以让电能质量得到提升，可以让含有分布式电源的电力系统更具经济效益，进而使得配电网可以得到全面优化运行。

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