Page 53 - 电力与能源2022年第四期

范 佳, 等: 分布式光伏接入电网的影响分析与实用化解决方案 3 3
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配电网的改造和建设中, 环网供电、 开环运行的模 级或上级电网倒送故障电流时, 由于既有配电网
式因其可靠性和安全性高, 在越来越多的网络中 保护不考虑功率方向问题, 这会使得保护误动作
得到应用。配电网中电源和负荷的数量和位置都 或拒动作概率提高, 可行的做法是使光伏逆变器
会对局部电压产生影响, 进而对系统的正常运行 在识别到系统故障后停止输出, 保证继电保护设
造成影响。 备成功动作、 切除故障后再重合闸恢复输出。由
在传统配电网中, 电压沿着传输线由电源向 光伏逆变器的电力电子元件引起的谐波, 还会导
负荷逐渐降低, 如无外界电源接入, 情况会比较稳 致保护的动作特性改变, 造成保护装置的拒动或
定; 但当传输线接入新的电源———分布式光伏发 误动, 这也可能会引起设备损坏。
电, 会使得传输线各负荷节点处的电压偏高或者 1.3 对电能质量的影响
偏低, 甚至超出系统安全运行的指标, 影响配电网 规模化的分布式光伏接入配电网, 电能质量
的安全性能和操作规章, 这是因为大规模的光伏 受到的影响主要表现在谐波和频闪这两个方面。
接入后, 因其出力的间歇性与电网负荷时空匹配 光伏逆变器的电力电子元件引起的谐波, 增
性不一致, 从而导致系统潮流流动模式改变。低 加了系统中元器件的附加谐波损耗, 降低了发电、

压配电网的电压问题关乎用户用电的质量问题, 输电的效率, 当大量的 3 次谐波流过中线时, 可能
负荷侧的消纳要和供电量相匹配, 否则可能会造 会使线路过热引起不必要的火灾, 造成设备损失
成电压严重偏高或偏低, 给配电网的安全运行和 和人员伤亡 [ 9 ] 。一般情况下, 谐波只有通过测试
用户的电能质量带来威胁 [ 7 ] 。 分析才能识别出来。
1.2 对继电保护的影响 闪变主要指电压的快速波动引起用电端可人
在大规模接入分布式光伏的情况下, 如传输 为感知的效应, 当其通过照明设备时, 会危害身体
线发生故障时, 光伏逆变器因其能量密度有限, 其 健康, 影响正常的工作, 例如频闪效应会引发视觉
中电力电子元件过流能力限制, 并不能提供较大 疲劳、 偏头痛。
的短路电流, 从而可能会导致线路上的故障无法 1.4 对运检安全的影响
被检测并且使保护响应 [ 8 ] 。 配电网作为电力系统的重要组成部分, 承担
尤其是在传统的配电网三段式保护中, 瞬时 着电能的输送功能, 然而伴随着大量分布式光伏
电流速断保护可能会不被识别, 以带有分布式电 发电的接入, 光伏的不确定性和波动性, 极易导致
源的简单配电网系统进行分析, 配电网系统如图 在规划电网时出现电力配电网电源点负荷不匹配
1 所示。 城市建设的问题, 这不仅会影响到电力企业的经
济效益, 还会对配电网的运维检修流程产生极大
影响。
对于运维检修安全, 另外重要的问题是, 分布
式光伏系统的防孤岛效应保护。防孤岛效应保护
原本就是解决系统脱网后能够快速关断输出, 防
图 1 配电网系统图
止功率倒送导致的安全事故。由于既有光伏逆变
图 1 中, S 为 电 源, QF0-QF2 为 继 电 保 护 开
器仅仅通过关闭内部绝缘栅双极型晶体管( Insu-
关, 单一的分布式电源接在馈线上。当 K1 点发
latedGateBi p olarTransistor , 简 称 IGBT ) 方 式
生短路时, 短路电流从电源、 分布式电源共同流向
停止输出, 系统无明显断开点, 因而隐患较大, 并
K1 点, 在开关动作之前, QF1 上只流过电源引起
且当分布式光伏容量规模大幅增加后, 理论上孤
的短路电流, 与 K1 点的短路电流相对较小, 导致
岛独立运行的有功平衡条件存在, 只要光伏逆变
开关 QF1 的保护灵敏度减小; 当 QF1 发生动作
器的防孤岛保护设置参数考虑不周, 就很可能导
跳闸后, 分布式电 源仍持续不断地为短路点 K1
致防孤岛保护无效, 产生功率倒送情况, 所有光伏
提供短路电流, 可能使瞬时性故障变为永久性故
逆变器孤岛带负荷运行。因此, 必须设计可靠性
障, 从而引起设备损坏。
高、 有 明 显 断 开 点 的 防 孤 岛 效 应 辅 助 保 护
对于继电保护, 如大量末端分布式光伏向同
机制 [ 10 ] 。