分布式电源对电网安全稳定的影响

分布式电源对电网安全稳定的影响

郭艳红

山东寿光巨能电力工程设计有限公司 山东潍坊 262702

摘要：随着世界上的资源逐渐枯竭，以及人类对生存环境的必要担忧，世界各地的电力市场改革推动着电力行业引入竞争机制，以减少发电和供电的费用，达到最优的分配。其中，当前分布式电源的类型很多，具有很大的发展空间。为了解决未来的电力发展问题，本文以分布式电源为例，对该类型电源的发展进行研究，分析了它对电网安全稳定的影响，提出了保障电网安全稳定的举措，以期为相关工作人员提供参考。

关键词：分布式电源；电网；安全稳定

引言：在面临能源消耗、环境污染等诸多问题的今天，人们越来越关注新的电力技术。其中，分布式的电源逐渐受到了人们的关注，并取得了一定的研究成果。随着环保意识和节能意识的提高，我国将会广泛采用分布式电源。分布式电源与传统的集中式电力系统最大的不同之处在于，它的规模更小，离使用者很近，可以直接为邻近的负载提供电力，也可以按需将电力输送到电网。重视这种电源对电网安全稳定方面的影响，将推动我国电力行业进一步向好发展。

一、分布式电源

分布式电源是我国能源结构优化、节能减排、可持续发展的关键。分布式电源（DG）与传统的集中发电、长距离传输、大规模互联的发电模式不同，它是指在用户自己的位置或周围，建设以用户自用为主的发电设施。实际上，分布式的电源并非一种新型的电源系统，在过去的数十年里，许多地方都有使用者自行安装或使用这种电力装置，以提高电力供应的可靠性。与此同时，其产生的电力费用却是常规电力系统的三至四倍，产生的噪声也较大，产生的废气很多。近几年，由于零售电力市场的兴起，以及新的分布式电源技术取得了突破性的发展，这就促使人们更加重视分布式电源的发展[1]。

二、分布式电源对电网安全稳定的影响

（一）电网继电保护

在辐射式电力系统中，故障电流仅由一个供电端供给。在配电的网络中开始加入分布式的电源，将会引起配电网络的结构变化。在配电网络出现故障时，配电网络中的节点短路，故障电流的大小、持续时间和方向都会发生变化，配电网络中的继电保护将会受到很大的影响。需要注意的地方是，随着断路器和保护装置的可靠性不断提高，所需的配置保护套件数量将会逐渐降低，具体的配置数量取决于被保护设备的重要性。针对分布式电源接入配电系统，为了使其继电保护工作正常，通常可以从以下几个方面思考。一方面，原保护具有指向性、选择性、灵敏度校验等方面不符合要求。另一方面，分布式电源的加入，导致了保护整定值的变化。因而，在配电网络中，可以采取较先进的距离保护等措施。

（二）电网电流保护

当分布式的电源加入到配电的网络中时，其邻近节点会变得不同，其短路的容量可能会形成一些变化，因其实际的保护位置存在差异，会对分布功率所造成的效应带来不一样的影响。与高压大电网相比，配电网中继电保护是较为简单的一种保护。在配电的网络当中，通常采用电流保护的办法，或者使用电压保护的方法，以及使用反时限电流的保护措施，使用距离保护等不同的措施。当短路时，其短路电流的分布与不接时有很大的差异，从而对原有的配电系统的运行产生一定的影响。其中，如果在保护下游出现故障，则会增加通过保护的故障电流，从而使分布式的电源产生一种增流的有效作用。上游出现一些故障，会产生反向短路电流，从而使保护的选择性丧失。在保护下游的情况下，如果下游存在一些故障，则通过该保护的故障电流会减少，从而使分布式电源具有分流功能，这样可以降低保护的敏感性，也可以让保护的范围获得减小的效果[2]。

（三）电网系统运行

当大规模DG接入电网时，电力系统的无功需求是造成电网电压稳定性下降的重要因素。DG的并网将会影响到电力系统的电力流向，而这在原有的电力系统规划与设计中是没有考虑到的。当DG注入功率增大时，DG附近的局域网电压和联络线功率都会超过安全工作区域，从而对系统的稳定产生不利的影响。由于DG的装机容量在系统中的比例越来越高，其输出不稳定性对电力系统的冲击作用会越来越大，甚至会引起系统的失稳，从而造成整个系统的崩溃。另外，分布式的电源加入时，它能使整个配电网的具体结构变得非常复杂，同时也加大了网络运行的危险性。当配电网络发生维修或发生故障时，DG可能会因倒相供电而导致安全措施不完善，从而危及操作人员的生命安全。并且，随着DG的数目越来越多，这个潜在的威胁也会继续扩大[3]。

三、保障电网安全稳定的举措

（一）优化继电保护的方案

通过对继电保护进行适应性改造，通过对安全自动控制的有关策略进行合理配置，优化并网安全运行的那些技术措施，将能够为DG电站并网提供非常安全的运行服务。在包括DG的配电网络中，国内外对继电保护的研究主要有以下几个内容：一方面，对常规电流保护进行了改进，例如增加方向元件、采用自适应保护等。另一方面，在配电网中应用成熟的保护原理和方案，利用多终端的信息交换来改善保护的性能。另外，基于智能装置及通讯技术的一种新的保护方法。在DG的上游设置方向纵联保护、过流保护装置安装定向元件，以判定故障部位；采用主、从结构、问卷型通讯方式，对各方向的各部件的操作状况进行比较，从而判定出故障所在；一种新型的多主体分布电流保护，该方案采用工频电流幅度和相比较方法精确地进行故障定位；一种新的基于等值转换的保护后端网络的自适应保护理论。在含有DG的配电网络中，采用光纤分差动保护，作为系统电源和DG之间的主要保护。若在系统电源和DG之外的地方出现了故障，则保护设备的工作数值应该随着DG的输出而调整，从而使电流流动或吸收。

（二）强化电能的质量管理

在逆变器的输出端采用一台可调节的自耦合变压器，采用1个闭环控制方式对其进行切换，输出电压幅度有效控制。保障静态变换器的AC输出幅度与整流电路的DC电压的大小成比例。这些方案尤其适用于类似的系统较弱的电力系统。例如，VAR技术可以在零点一秒之内自动保持指定的电网电压等级和电力品质。另外，利用电力滤波器对谐波源进行就地吸收，可以有效地消除谐波污染。该无源滤波器既能吸收谐波，又能进行无功补偿，而且操作和维修都很方便。结合工作中遇到的实际情况，恰当地选择电能质量管理的方法，将有助于改善我国电力行业的发展状况，推动我国电力行业获得更高水平的发展，从而为我国人民谋取更多的福利，促使生态环境与人类社会更加和谐的发展[4]。

四、结束语

总而言之，分布式电源是近几年来备受关注的高技术研究课题，也是未来电力系统发展的新趋势。分布电源与配电网络之间的联系非常紧密，大量的分布式电源的进入必然会给配电网络的运营与控制带来新的挑战。至于对其进行深入的研究，了解它对电网安全运行方面的影响，并制定相关的安全保障策略，才能够促进电力行业向好发展。其中，优化继电保护的方案，强化电能的质量管理，将显著提升安全水平和稳定性能。

参考文献：

[1]谢昊.分布式电源对电网运行安全影响的研究[D].重庆大学,2006,15(06):10-13.

[2]赵辉程,李煜,李文书.分布式电源接入对电网安全运行的影响研究[J].电力安全技术,2015,17(09):11-16.

[3]马艺玮,杨苹,吴捷.含多分布式电源独立微电网的混合控制策略[J].电力系统自动化,2015,39(11):103-109.

[4]沈鑫,曹敏.分布式电源并网对于配电网的影响研究[J].电工技术学报,2015,30(S1):346-351.DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.2015.s1.060
作者简介：
郭艳红，1980年1月，性别：女，籍贯：山东聊城，民族：汉，研究方向：电力工程，职称：工程师，学历：本科。.