分布式电源接入系统的研究

任健铭+王星星

【摘要】：分布式电源接入配电网，对配电网的运行起着重要的作用。在适当的位置接入合理容量的分布式电源，能够降低配电网的网损，提高配电网供电的可靠性。该文以配电网的损耗、节点电压偏差以及电压稳定指标为目标，建立了分布式电源的多目标优化模型。在满足约束条件的前提下，提出了一种改进的多目标粒子群遗传算法，并结合小生境技术，来确定分布式电源接入配电网的合理位置和容量。采用IEEE33节点系统进行仿真，验证了所建立的模型以及算法的优越性，对配电网的规划有很大的实际意义。

【关键词】：接入系统；分布式电源；优化

引言

能源对于人类社会的发展有着重要的影响，当前主要以煤炭、石油为化石能源的主体，但是这些能源是不可再生的且在使用过程中造成的污染严重，为了保护生态环境，对于清洁能源的开发成为当前工作的重点，分布式电源作为可再生的能源发电技术，随着技术的发展、电力市场的扩大，成为了重要的能源选择。电力建设也在向着满足国家要求的方向发展，分布式电源对于重要用户的供电可靠性的影响也越来越大。

1、分布式电源在配电网中安装位置的优选

分布式电源与配电网相连接，一定程度上会造成供电设备利用不充分的问题，形成一定量的沉入成本。配电网节点边际容量成本能够将不同节点中当前供电容量利用率反映出来。若分布式电源边际容量成本大于分布式电源，则提示于该节点安装分布式电源能够使供电设备投资得到节约，反之则提示该节点无法充分利用供电设备。通常情况下，在分布式电源没有接入配电网的情况下，末端节点电压最低，在分布式电源不吸收电网能源的情况下，一定程度上会提升全网的电压。在分布式电源渗透率相同的情况下，由于馈线是分散的，因此能够有效支撑起系统电压，分布式电源与馈线末端位置接近或分布式电源有着比较大的接入容量，会使系统电压进一步升高，附近系统也会不同程度上受到分布式电源的影响。因此，相关人员需要在分布式电源接受前，重点分析系统内部各个节点的电压分布特性。

2、分布式电源接入系统的影响分析

2.1电能质量

配电网要是属于dg类别，按照分布式电源接入系统实际情况来说，首先对配电网所造成的影响就是体现在电能质量上面。要是仅仅从灵敏度分析方式层面而言，可以发现分布式电源在接入之后，节点電压会出现不用程度波动。要是接入系统接入容量过高，配电网非常容易出现过电压情况，对配电网运行造成严重影响。与此同时，dg类别配电网接入分布式电源，电压稳定性会遭受到不同程度的影响。同时在由于现阶段分布式电源技术主要为pwm控制技术，在运行过程中非常容易向配电网内输入谐波，配电网出现谐波污染问题可能性显著提升。虽然分布式电源在dg配电网内接入，配电网运行灵活性显著提升，可以采取分散接入方式，配电网电能质量可以得到显著提升。但是这并不表示，分布式电源自身并不存在显著问题，分布式电源自身存在不规则启停情况，主要原因是由于配电网输出功率波动变化情况十分显著，非常容易造成配电网出现电压闪变问题，在这种过程中谐波污染范围就会扩散到较多设备内。

2.2分布式电源接入对DMS系统的影响

大量的分布式电源接入配电网后，配电网负荷将由传统的主网供应电源，变为主网和分布式电源同时给负荷供应电源。目前，DMS系统中未建立分布式电源的模型，对含分布式电源的馈线，无法准确的对故障进行研判，当图中故障点发生故障时，主网、分布式电源1、分布式电源2将同时向故障点注入故障电流，馈线上的所有故障指示器将会产生翻牌动作，主站系统根据故障指示器上传的信息，研判出故指3、故指4之后的区域发生故障，与实际的故障区间不一致，增加现场运维人员故障寻找的时间，导致停电时间的延长。因此，分布式电源接入配电网，将会对主站故障研判策略产生影响，直接关系到故障定位和故障隔离的时间，进而影响供电可靠性。

2.3对配电系统保护的影响

传统的配电网络的潮流是电源到用户的单向流动，而且很多故障是瞬间的，传统的电网对于系统的保护主要采取在变电站处安装反向过流继电器，在主馈线上安装自动重合闸装置，在支路上安装熔断器的措施。分布式电源可以使得配电网形成一个多电源系统，使得其对电源的保护具有方向性，但是对于自动重合闸装置和熔断器的替换设备就成为了配电公司选择面临的新问题，所以，对于配电系统的保护分布式电源并没有比传统的保护方式更优越。

2.4继电保护影响

孤岛运行是分布式电源接入配电网后，出现的新的运行方式。当某元件发生故障后，开关元件动作，区域块内负荷由分布式电源供电，如果这区域块内的负荷和分布式电源可以持续稳定运行，由分布式电源独立供电，称为“孤岛运行”。配电网内部分负荷转化为孤岛运行，可以提升配电系统的可靠性和经济性。一般而言，分布式发电的保护继电器在执行自身的功能时，因为其数量多，控制起来比较复杂，所以分布式电源一般并不接受来自于任何外部与之所联系统的信息。使其本身相对独立性，举例来说，如果一配电网的断路器遇到后，可能已经打开，但分布式电源的继电器未能检测出这种状况，不能迅速地执行相对的动作，仍然继续向部分馈线供电，最终造成系统或人员安全方面的损害，这也是分布式电源接入系统后会经常碰到的棘手问题，还有待进一步完善与改进。

结语

本文针对DG并网后对传统配电网保护的影响，在研究了接有DG的配电网故障特性的基础上，提出改进的保护方案。方案有效避免了DG并网对配电网保护的不利影响，在各种情况下均能可靠动作；利用故障区域两侧正序电流相角变化方向为判据实现准确故障定位，不受系统运行方式变化影响；仅需传输反映电流相角变化方向的数字信号和保护决策信号，对通信通道要求不高；投入低，无需电压互感器。其局限性在于只能应用于两侧均有电源（系统或DG）供电的线路。当被保护线路为单端供电模式时，该保护方案无法适用。所以对DG下游线路还需加设其他保护判据。

【参考文献】：

[1]齐延杰.浅析分布式电源对配电网的影响[J].科技创新与应用，2015（2）：124.

[2]陈海东，庄平，夏建矿，等.基于改进萤火虫算法的分布式电源优化配置[J].电力系统保护与控制，2016，44（1）：149-154.

[3]李昕，方彦军.基于决策者偏好的微电网经济/环保多目标优化调度研究[J].可再生能源，2016，34（10）：1423-1429.endprint