摘要：介绍了韶关地区电网内几种主要的分布式电源情况，重点分析了分布式发电并网后对电能质量、继电保护等方面的影响，并提出了若干应对措施。
关键词：分布式发电；技术；并网；配电网
分布式电源的发展近年发展迅猛，至2018年底，笔者所在的韶关地区电网已总计接入生物质发电（60MW）、风电（247.5MW）、光伏（120MW）、企业自备电厂（198MW）等各类分布式电源近630MW容量，占电网总装机容量的12%。分布式发电的接入使配电网从辐射状的网络变为遍布市中小电源和用户的互联网络，对传统的配电网产生了巨大的影响。因此，必须对分布式发电并网后对配电网的影响进行研究与评估，在系统规划与运行中采取相应的控制措施，促进分布式发电的健康发展。
1 目前韶关地区电网内主要分布式电源概况
1.1燃气轮机、内燃机、微燃机
燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术是以天然气、煤层气或沼气等为常用燃料，以燃气轮机、内燃机和微燃机等为发电动力的发电系统，普遍存在于对供电可靠性要求较高的高新技术企业中，作为备用发电机组使用。
1.2风力发电
风力发电技术是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。由于自然界的风速是极不稳定的，风力发电机的输出功率也极不稳定。目前该类型电源发展迅猛，为韶关地区分布式电源的主要构成部分之一。
1.3生物质发电
生物质能发电系统是以生物质能为能源的发电工程的总称，包括沼气发电、柴薪发电、秸秆发电、工业有机废料和垃圾焚烧发电等，这类发电的规模和特点都受生物质能资源的制约。
1.4光伏发电
光伏发电技术是一种将太阳光辐射能通过光伏效应、经光伏电池直接转换为电能的发电技术，它向负荷直接提供直流电或经过逆变器将直流转换成交流输出。光伏发电系统除了其核心部件光伏电池、电池组件、光伏阵列外，还有能量变换、能量储存以及控制与保护等环节。
2分布式发电并网时对配电网的影响及应对措施
2.1对电能质量的影响
由分布式发电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，这就使得配电网的电压常常发生波动。分布式发电的频繁投退会使配电网线路上的潮流发生较大变化，从而加大了电压调整的难度。韶关地区由于网络架构的历史原因，许多分布式电源与农村10kV线路共用一条10kV主线。正常方式下线路由于功率输送方向限制，发电端电压高于负荷端。分布式电源串接入变电站，如图1所示，变电站出线电压是标准10kV，按照变比，线上变压器低压侧应是标准220V，10kV馈线上的传输功率减少或功率上送以及分布式电源输出无功的支持，使沿馈线的各负荷节点处电压被抬高，线路越长，电压抬升越大。如果有分布式电源的线路因雷击、短路等故障跳闸，电源出力大于用电负荷，功率不平衡电压升高，将出现高频、高压的工况，发电机组过电压保护达到整定值，装置动作切机，线路电压下降（有些机组擅自退出过电压保护或根本就没有配备过电压保护），因机组未及时解列，原来送主网的无功瞬间涌向农村用户，无功功率就相对瞬间增加了数倍至数十倍，配网电压瞬间升高，常常因此烧毁低压用户设备。
图1 分布式电源并网系统简化模型
因此，为了保证电网安全、可靠地运行，应对过电压采取相应的抑制措施，既要在线路跳闸后对分布式电源快速解列，又要在正常方式下不误动，我局调控中心通过科研开发出一种新型安全自动解列装置，采用频率、电压综合判据，频率是否变化决定是否开放出口，因系统电压波动时，频率稳定，因此能够解决系统电压波动时，引起误动作的问题，能及时切除发电机组，迅速恢复线路供电，以增强电网的安全稳定性以及供电可靠性。
2.2对继电保护的影响
由于分布式发电的并网，传统辐射状供电模式的配电网将发生根本性变化，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。分布式发电并网对继电保护的影响主要有以下几个方面：
a）引起继电保护误动作。传统的配电网末端一般无电源，不会产生转移电流，因而控制开关的继电器亦无须具有方向性，于是当其他并联分支故障时，会引起安装有分布式发电分支上的继电器的误动，造成该无故障分支失去配网主电源；因此，就目前的配网状况来说，急需一种简单实用的方法来解决配网的故障定位问题。
图2 分布式电源接入后无法进行故障定位
韶关电网的部分配电网现在采用故障指示器来进行故障定位，当含有分布式电源的配网线路的短路故障时，因变电站及分布式电源都向故障点提供短路电流，全线的故障指示器都翻牌动作，无法进行故障定位。但该线全部分布式电源通过上文所述的新型频率解列装置解列后，变电站侧检无压重合闸动作，若重合于永久性故障，变电站至故障点之间的故障指示器再次动作，此时因分布式发电机组已解列，故障点至电源之间的故障指示器不再动作，可实现正确定位。为配合此方案实施，需对常规故障指示器进行改进，增加快速复归功能，使其具备两次动作功能，并将每次动作信息及时发送至主站，以便进行故障区域的识别。该方法简单有效，经济实用，能够快速锁定故障区域，从而隔离故障，恢复非故障区域的供电。
b）影响配电线路重合闸的投入。10kV配网线路中没有电压抽取装置，并没有检无压或检同期功能，直接进行重合闸。对于含分布式电源的配网线路，若直接进行重合闸，将发生非同期并网，在并网瞬间的高压对发电机组产生强烈的冲击，也可能对用户设备造成破坏。为了降低该种工况发生的可能性，现有的解决措施是，对于含分布式电源的配网线路不投入重合闸，若线路跳闸，只能静待一段时间，预估机组全部或大部分解列后强送线路。该措施耗时太长，影响供电，且仍有非同期合闸的风险。因此为解决此问题，我局考虑在配网线路的主电源馈线开关侧安装电压抽取装置（图3），实现对线路电压监测，能够在无压条件满足后迅速合上线路开关，减少复电耗时。
图4 新型电压互感器结构示意图
互感器主要由电阻分压器、传输系统和信号处理单元组成。其最大直径为81mm，高222mm，体积小，可安装在10kV馈线柜中，经过实测，能在此环境下正常工作，采集线路电压给保护装置，丰富了配网线路重合闸的检定方式。
3结论
分布式发电作为一种具有竞争力的新型发电方式，在未来电力系统中将会占有越来越重要的地位。分布式发电在我国有着广泛的应用前景，但是分布式发电技术目前尚不很成熟，仍然有许多待研究和解决的问题。大量分布式电源的接入必将给传统的末端无电源的辐射状配电系统带来巨大的挑战，因此，必须对分布式发电接入配电系统带来的影响进行分析与研究并提出相应的解决措施，以尽可能的减小分布式发电并网所产生的负面影响，发挥其积极的作用。
参考文献：
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[3]刘振亚．智能电网技术[M]．北京：中国电力出版社，2010．
论文作者:李鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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