摘要：基于并网光伏电源的原理和结构，本文分析了电网控制，配电网安全运行分配运行和维护后分布式光伏电源的影响。通过现场调查和理论计算，电力安全，电网短路电平，继电保护，配电网自动化和系统稳定性以及相关标准体系和反岛设备。最后，提出加强安全管理措施，建议严格控制设备和安全操作的安全性，这将在分布式光伏发电中同时推动，有力促进电网安全运行和维护。
关键词：分布式电源；配电网；安全管理；技术措施
中图分类号：TK51文献标志码：A
1、分布式光伏电源介绍
1.1、分布式光伏电源原理
如图1所示，分布式光伏电源和网络包括直流源（光伏电池模块，光伏方形支架），直流配电单元（直流转换箱，直流配电柜），电网逆变器，交流配电单元和计量等设备。运行模式是在太阳辐射条件下，太阳能电池模块阵列的光伏发电系统将转换为太阳能输出，通过直流转换箱进入直流配电柜，由电网逆变逆变器交流电源建筑物本身负载，过多或不足的电力通过连接电网进行调节。其中，逆变器（也称为功率调节器）是光伏发电的主要组成部分，可将直流电转换成交流电源。在实际应用中，逆变器还具有使太阳能电池性能最大化和系统故障保护功能的功能。具有防止“孤岛”运行，自动运行停止功能，最大功率跟踪控制功能的功能。
图1分布式光伏电源原理图
1.2、微电网
微电网技术是分布式发电研究的前沿。微电网供电，负荷和储能部件，形成“孤岛”运行稳定的可能性大大增加；可以在网格和“岛”两种模式下工作，如浙江露西微格网格模式，梅岛微网格为离网模式。
2、分布式电源并网安全风险分析
2.1、对配电网运维检修的影响
2.1.1、增加了“反送电”安全风险分布式电源并网后，在停电检修的区域内可能有“孤岛”运行的电源点存在，造成“反送电”，进而威胁检修人员人身安全。实地调研发现逆变器类分布式电源接入系统，由于其电源与负荷不匹配，负荷对公共电网电源依赖度高，公共电网断电后，由逆变器防止“孤岛”运行。但在实际运行中，用户并网逆变器存在一些隐患，不能作为防“反送电”唯一信赖的设备。一是可能形成“孤岛”运行检测盲区，如当用户负荷主要由分布式电源供给，或负荷调节功能强大，在公共电网断电、“孤岛”形成前后分布式电源接入点的电压或者频率变化很小，以致没有达到保护整定值、“孤岛”运行检测失败，此时，实际已形成“孤岛”运行状态，具备“反送电”电源条件。二是分布式电源并网逆变器属用户资产，其可自主选择设备厂家，公共电网检修维护单位难以掌握和控制设备质量，且分布式电源用户普遍缺乏专业知识，落实“停电、验电、接地、装设围栏和标示牌”等基本安全措施存在困难。同时，由于逆变器和低压并网点开断设备没有明显开断点，电网检修作业人员无法直接确认其状态。作者认为在接入了分布式电源的低压配电网开展停电检修工作，存在通过220V/380V电压等级并网的分布式电源“反送电”风险，特别是在用户装备了储能元件等情况下，形成微电网“孤岛”运行的概率高，防“反送电”压力大。
2.1.2、降低了停电检修维护效率
由于分布式电源多采用T接并入系统，线路发生故障时增加了安全事件判断和巡查时间；排除故障送电时，因线路上所T接的每个电源都须进行联系，延长了送电时间。
2.2、对电网控制和安全运行的影响
分布式光伏电源由于受太阳光影响，具有不可调度性，功率波动且需要系统备用，使得配电网电压调节和保护配合更加复杂。
2.2.1、对短路电流水平影响
理论计算表明，在机端短路时，逆变器类并网的分布式电源提供短路电流仅为其额定电流的1.1～1.5倍，旋转电机类并网的分布式电源提供短路电流可达其额定电流6～10倍。因此，对采用低压分散方式并网的分布式电源，由于机组容量较小且多数为光伏发电，机组短路电流较小，对低压配电网短路电流水平的影响较小；但容量较大的燃气轮机、柴油机等旋转电机类型的分布式电源接入配电网，将会显著增加配电网的短路电流水平。随着城市配电网的快速发展，配电网短路电流水平呈逐年上升趋势，特别是一些负荷密集东部城市，现有10kV断路器遮断容量为20kA，预计未来两三年部分地区10kV母线短路电流水平将会接近规划上线，一旦大容量旋转电机类型分布式电源并网，将使短路电流水平超过系统断路器遮断容量。
2.2.2、对配电设备利用率的影响
由于分布式电源普遍具有随机性和波动性的特点(如光伏、风电、径流式小水电等可再生能源分布式电源出力呈间歇性特点；热电联产机组往往采用“以热定电”的方式发电，供热要求变动将引起输出功率的变动)，出于建设成本考虑，小型分布式电源普遍没有配置储能装置，不能提供持续、稳定的电能供应，而分布式电源供电的用户对供电要求却没有降低。因此，配电网必须要为其提供足够的备用容量，分布式电源接入的配电变压器和上级线路的负载率将受到影响，配电设备利用率将会有所下降。
2.2.3、对配电网继电保护的影响
对采用低压分散方式并网的分布式电源，由于容量较小且多数为光伏发电，机组短路电流较小，并接入配电变压器低压侧，若分布式电源发电电量可以在本台区消纳，则对中压配电网影响较小；若通过变压器向上一电压等级送电则会对中压配电网的保护产生影响。比如，对电流保护可能导致保护的灵敏度降低及拒动、本线路保护误动、相邻线路的瞬时速断保护误动失去选择性等；对采用专线接入的分布式电源，其接入并未改变配电网原有潮流方向，对配电网电流保护影响较小。此外对配电网自动重合可能产生两种潜在威胁:非同期重合、故障点电弧重燃。
2.2.4、对配电网自动化的影响
分布式电源并网后，增加了配电网运行监控的复杂性和紧急事件处理的难度，极有可能引发误调度；此外，如果配网运行调度需要接入分布式电源实时发电信息，就可能存在信息安全问题。
2.2.5、对系统稳定的影响
由于光照不稳定，分布式光伏电源发电时功率存在波动，调控能力较弱，若光伏电源容量比较大时，系统的备用支撑则会存在问题，进而对系统安全稳定产生影响。
结束语
文章分析了分布式光伏电源接入电网后对配电网运维检修、运行控制和供用电安全管理等的影响，介绍了安全管理和技术措施的具体实践应用，并提出要把好并网逆变器安全合格关、并网点开断设备安全隔离关，以及做好状态核对、现场安措和防误操作等安全管控的措施建议，对今后大量分布式光伏电源并网，保证电网运行检修安全起到积极作用。
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论文作者:王家友,刘合疆
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：分布式论文; 电源论文; 电网论文; 光伏论文; 配电网论文; 逆变器论文; 电流论文; 《防护工程》2017年第15期论文;