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    含分布式光伏电源的配电网继电保护分析及研究

    时间:2023-06-20 19:30:05 来源:柠檬阅读网 本文已影响 柠檬阅读网手机站

    侯 洋,朱文明,夏天雷

    (国网江苏省电力有限公司 常州供电分公司,江苏 常州 213000)

    随着电力系统不断发展,配电网运行质量受到了更多的关注。分布式电源本身是多电源共同工作的复杂网络模式,为了更好地落实配电网信息运行管理要求,需要对继电保护系统予以控制,从而在优化电能质量的同时,维持系统运行的稳定性。

    1.1 光伏电池输出特性

    光伏电池是结合光生伏特效应中光能转变为电能而研发的基本装置,主要包括光生电流源、并联二极管、并联结电容、串联电阻以及并联电阻等。单个光伏电池电路模型如图1所示[1]。

    图1 单个光伏电池电路模型

    图1中:Is表示光照过程中产生的光生电流;
    Io表示二极管运行中产生的结电流;
    C表示光伏电池的结电容;
    Rs表示串联电阻;
    Rp表示并联电阻。借助电阻和输出电流参数之间的关系来评估负载电阻的运行状态,从而更好地构建光伏电池输出特性的数学模型[2]。

    1.2 自适应电流速断保护

    自适应电流速断处理环节中,以系统运行状态和故障类型作为依据,开展定值实时性在线整定,结合保护线路末端短路电流进行电流整定值的计算分析。自适应电流保护等效分析模型如图2所示[3]。

    图2 自适应电流保护等效分析模型

    相较于传统的单电源辐射状电网处理模式,自适应电流速断保护处理模式能大幅提升保护效能和可控化管理水平,构建更加完整的保护处理机制,减少电能消耗的同时,建立更加完整的应用平台。在分布式光伏电源接入到配电网后,配电网结构本身会发生较大的改变,从单电源结构转变为多电源结构,要结合自适应电流的应用控制模式准确评估等效电源和等效阻抗参数,更好地分析接入配电网自适应电流速断保护要求,从而开展相应的处理工作[4]。

    分布式光伏电源的应用不仅改变了配电网的基础结构,还使得一些功能性处理环节受到制约,其中重合闸、短路电流等都会受到影响。此外,分布式光伏电源的应用会造成配电网出现孤岛运行、逆向潮流等问题,影响运行管理的基本水平[5]。

    2.1 影响重合闸

    电力系统应用重合闸的范围在不断扩大,含有分布式光伏电源的配电网在独立运行状态下一旦出现故障,所需电能一般都是借助分布式光伏电源予以供应,此时无法进行重合闸处理。此外,分布式光伏电源出现跳闸问题后会造成电弧无法实时性熄灭,也使得自动化重合闸操作不能顺利落实。自动重合闸本身是在配电网突发故障后实现供电恢复,而在分布式光伏电源接入后,重合闸的工作受到限制,要进一步考量双边电源同步和时间配合问题才能发挥作用[6]。重合闸断路器实物如图3所示。

    图3 重合闸断路器实物

    2.2 影响短路电流

    分布式光伏电源接入配电网系统后,一旦电路出现短路现象,短路电流无法进入预估范围内。短路电流参数与分布式光伏电源运行状态、故障位置等相互关联,分布式光伏电源接入数量越多,整个电路系统继电保护控制工作的难度越大,短路电流判定也会更加复杂。

    2.3 影响系统运行

    相较于传统配电网故障现象,分布式光伏电源接入后会将供给到配电网的能量予以分离,一旦出现储量不足的问题,就无法更好地应对额外增加的电量负荷,必然会造成过载现象,甚至会直接制约整个配电网运行效果,出现电路系统停机等问题。孤岛运行模式一旦形成,会对工作人员的安全和线路设备的运行稳定性产生严重影响[7]。

    2.4 影响潮流

    当配电网中接入分布式光伏电源后,逆向潮流的概率也会随之增加,尤其是容量超标的情况下,容量参数超出电路系统需要电能,配电网的潮流方向必然会发生改变。相较于传统配电网电源辐射结构电流方向的可控化处理,分布式光伏电源的接入使得原有的配电网结构发生改变,要想进行故障评估,就要全面分析电路状态。

    结合实际应用要求和控制内容,建立健全安全可控的技术处理机制,打造规范化保护模式,从而实现经济效益和安全效益和谐统一的目标。

    3.1 限制容量

    根据含分布式光伏电源配电网的应用管理要求,实际作业中因无法对电路故障后的情况进行集中管理,若是不能及时将分布式光伏电源从配电网中移除,可以采取限制分布式光伏电源结构应用容量或降低容量参数占比的方式,在可靠性处理和控制工作并行的基础上,集中进行光伏电源接入数量和组合方式的汇总,确保相应的保护体系更加贴合实际管理需求,提升限制处理工作的合理性和规范性[8]。

    3.2 合理应用故障潮流器

    为了更好地提升继电保护控制管理的基本水平,要结合线路的具体要求和运行标准,设置可控化故障潮流器。可控化故障潮流器能够更好地降低故障时配电网中的配电电流参数,确保配电网运行控制的稳定性。

    3.3 多代理系统保护

    随着科学技术的不断发展,为了更好地提升含分布式光伏电源的配电网继电保护质量,需要充分发挥数字化技术的优势,构建完整的可控化管理体系,确保配电网中各部分状态信息采集和汇总工作的顺利落实,最大程度上提高故障电流数据分析工作效率[9]。

    一方面,利用多代理系统准确判定故障发生位置和相应的基本信息,利用信息汇总和信息共享的处理模式,辅助故障排除工作的顺利开展。另一方面,借助故障分析和网络设备状态信息提取等模块,及时进行电路故障的处理和控制,配合可信度较高的通信网络更好地提高系统运行效率。

    3.4 距离保护

    在满足高电压等级复杂电路运行要求的同时,利用快速选择性切除故障元件的方法确保距离保护工作顺利落实。在分布式电源容量增加后能更好地发挥距离保护的作用,利用多边形特征阻抗继电器更好地提高电阻阻断水平。

    3.5 强化和规范并网

    结合分布式光伏电源应用控制的基本要求,规范具体的并网管理内容。供电企业要在明确相关部门分工和任务要求的同时,进一步划定业务范围和内容,明确工作基本流程,确保分布式光伏报装、抄表结算以及用电检查等工作都能践行专业化管理规范。其中,低压分布式光伏业务要进行属地化办理。

    此外,要提高业务受控管理水平。定期对备案且长期不施工的客户予以意愿动向调研,有效落实阶段性管理控制工作,严格控制服务时限的同时,按照时限进行并网流程的管理,保证集中备案。结合配电网运行管控工作的基本需求,践行规范化管理模式,确保并网管理工作都能在可控化管理体系内。结合分布式光伏电源并网服务管理规范的相关内容优化接入评估机制,提高综合管理控制的基本水平,实现多元化管理目标,引导光伏电源选址、定容等工作顺利落实[10]。

    开展分布式光伏电源的配电网继电保护控制工作时,要着重关注分布式光伏电源对配电网运行管理产生的影响,结合具体情况采用更加规范的处理机制,提高继电保护处理水平,维持良好的运行效能,从而为配电网可持续健康发展奠定坚实基础。

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