摘要：分布式发电(DG)又称为分散式发电或分布式供能,一般是指将相对小型的发电装置分散布置在用户现场或用户附近的发电方式。由于分布式电源的引入,使得配电系统从传统的单电源辐射式网络变为双端或多端有源网络,改变配电网中短路电流的大小、流向及分布。同时DG的不可控性如光伏发电受日照和时间等条件影响都给继电保护的配置和整定带来了难度。目前配电网广泛采用馈线自动化设备。馈线自动化是指当配电线路故障时能尽快找到故障区段,然后对故障区段进行隔离,对非故障区段尽快恢复供电。一般将重合器、分段器、熔断器配合使用,以此来提高供电可靠性,减小运行费用。DG接入配电网可能会破坏各个元件之间的配合关系,从而影响配电网的供电可靠性和电能质量
关键词：分布式；发电；配电网
一、分布式电源对配电网的影响
（一）分布式发电技术
分布式发电指的是通过规模不大、分布在负荷附近的发电设施实现经济、高效、可靠的发电。面对目前人均用电量的不断增长,很多地区都受到短时停电的威胁,很多大型用户和商业中心都采用先进的DG技术来保证自身的不间断供电。
（二）分布式电源对配电网的影响
1、对电压的影响。
电压维持在规定范围内才能保证电能质量。DG的接入会对配电网馈线上的电压分布产生重大影响。同样渗透率的DG集中在同一节点,对电压的支持效果要弱于分布在多个节点上。稳态情况下,沿馈线的各负荷节点处的电压被抬高。
2、对继电保护的影响。DG接入配电网后,故障发生时为确保保护装置正确动作,应切断电网中的DG。在架空线和地下电缆的混合线路中切断DG,变压器空载运行,电缆对地电容与变压器的线圈发生铁磁谐振,产生不规则的高电压、大电流,严重威胁线路的电力设备。
3、对配电网规划的影响。DG的出现会使电力系统的负荷预测、规划和运行与过去相比有更大的不确定性,增加了配电网规划的复杂性,改变了配电网的结构和运行特性,为维护电网的安全、稳定运行,有必要将布式电源单元集成到现有的配电网中,使DG接受统一调度。
三、含分布式电源的配电网可靠性分析
（一）分布式电源的可靠性模型讨论
1、将DG作为普通的配网变电站考虑。这种模型下当某段馈线发生故障时,通过断路器跳闸将故障段隔离,而在系统中原来与DG相连的部分可由DG继续供电。这种模型对配网可靠性的提高很大,但实际应用价值不大。
2、将DG作为等值发电机考虑。这种模型由于其功率输出稳定,保持不变,可能会出现负荷会超过DG所能提供的功率的情况,为了确保孤岛内电力的供需平衡,保证形成的孤岛运行稳定,须对配网进行孤岛划分。这种模型只能够提高孤岛内负荷点的风险水平。
3、本文将DG的可靠性模型分类为三种,即将DG作为普通的配网变电站考虑,将DG作为等值发电机考虑,将DG作为随机电源考虑。
4、将DG作为随机电源考虑。这种模型除了额定功率输出外,还有多个非额定运行状态,需要考虑其形成孤岛的概率问题,一般由历史负荷和DG的功率输出数据统计得到。此种模型比较符合常见DG的实际情况。
（二）含分布式电源的配电网孤岛运行
当配电网发生故障,用户失去电源时,如果可以用DG顶替,则能够继续向重要负荷供电,从而改善配电网供电可靠性。包含DG的供电网与主配电网分离后,仍能继续向部分负荷供电,则此包含DG的供电网称之为孤岛。孤岛这种新的运行方式可以减小停电面积,提高配电网的供电可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆确定孤岛方案时应考虑以下四方面原则:(1)在可靠形成孤岛的情况下,使开关操作的次数最少;(2)在满足孤岛内总负荷不超过DG总发电容量的前提下,使孤岛包含尽可能多的负荷;(3)孤岛内应尽可能包含负荷等级更高的负荷;(4)使形成孤岛需要的自动重合闸的开关的数量最少。
（三）DG并网对配电网的影响
1、对电能质量的影响DG对电能的影响主要包括:
a)电压波动与闪变。由于DG的启动和停运与用户需求、政策法规、电力市场、气候条件等众多因素有关,因此,其投入与退出具有不确定性,这就使配电网的电压常常发生波动。DG的频繁投退会使配电网线路上的潮流发生较大变化,从而加大电压调整的难度。同时,若大型DG的启动、输出短时剧变,DG和反馈环节的电压控制设备相互作用都会直接或间接引起电压闪变。b)谐波污染和直流注入。DG采用大量电力电子技术和设备,因此将给系统带来大量谐波,对电网造成谐波污染。另外,若DG无隔离变压器而与配电网直接相连,则有可能向配电系统注入直流,使变压器和电磁元件出现磁饱和现象。c)对系统稳态电压的影响。集中供电模式下的配电网一般呈辐射状,稳态运行时电压沿馈线潮流方向逐渐降低。接入DG后,由于馈线上的传输功率减少且DG输出无功的支持,导致一些负荷节点的电压被抬高甚至超标。
2、对继电保护的影响
DG并网将导致采用传统辐射状供电模式的配电网发生根本性变化,潮流不再单向地从变电站母线流向用户负荷,配电网各种保护定值与机理也将随之发生变化。DG并网对继电保护的影响主要有一般无电源,不会产生转移电流,因而控制开关的继电器亦不具有方向性。当其他并联分支故障时,会引起安装有DG分支上的继电器误动,造成该无故障分支失去配电网的主电源。使重合闸不成功。若配电网继电保护装置重合闸功能已投入,当配电网故障时,DG的切除时间必须早于重合闸,否则将引起电弧重燃,导致重合闸不成功。缩小保护区。当有DG功率注入配电网时,会使继电器原来的保护区缩小,导致保护拒动。
3、对配电网可靠性的影响
DG并网对配电网供电可靠性的影响有两方面,其中不利影响是:大电网停电时,由于燃料中断或辅机电源失电,部分DG会同时停运,降低了供电可靠性;DG并网时若继电保护配合不好,易引起继电保护误动,反而会降低供电可靠性;DG的安装地点、容量和连接方式不适当会降低配电网的供电可靠性。有利影响是:DG可消除或减少输配电网的过负荷和堵塞,增加输配电网的输电裕度,提高系统可靠性;合理安装DG可缓解电压降,增强系统对电压的调节性能,提高系统的可靠性;特殊设计的DG可在大力输配电系统发生故障时继续保持运行,从而提高系统的可靠性。
4、对配电网规划的影响
传统配电网规划主要是在满足负荷增长和安全可靠供电的前提下,根据规划期间网络中空间负荷预测的结果和现有网络的基本状况来确定最优的系统规划方案。但由于DG并网具有不确定性,使配电网规划变得较为困难[9],主要表现为:DG的接入会影响系统的负荷增长模式,使原有配电系统的负荷预测和规划面临更大的不确定性,影响后期的系统规划;在配电网规划中,通常假定在规划期间规划区域内的电网负荷将逐年增加,因此会在规划中新建变电站,但由于DG的出现和并网,导致难以寻找最优的网络布置方案,不能得到科学的规划结果。
参考文献：
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论文作者:王一钦,刘键更,刘靖暄,田成亮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：配电网论文; 负荷论文; 分布式论文; 孤岛论文; 可靠性论文; 电压论文; 电源论文; 《电力设备》2017年第31期论文;