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达到甚至超过其各自的整定值,2个保护都 从国外所进行一些的研究来看,接入配电网 动作,继电保护失去了选择性。 的光伏发电系统产生主要的正面效果之一 (2)光伏发电对距离保护的影响 即是减少电网损耗。 ()当在光伏电源接入处附近发生故障 (1)光伏发电对配网网损影响 时,则流经上一条线路保护安装处的电流没 文献[15]通过建立光伏发电系统接入配 有什么变化,所以上级线路距离!段保护能 电网后网损模型,进行了仿真,得出如下结 够正确动作。 论: ()当在光伏电源下游发生故障时,根据 ()适当引入光伏发电系统会减少输电 叠加原理,光伏电源也会给故障点提供助增 线的有功损耗,但当光伏发电系统的容量大 电流,从而使得流经保护安装处的电流加 于2倍的负荷容量时,引入光伏发电系统 大,于是使下级的距离1段测量阻抗减小, 会增加输电线的有功损耗。 提高了保护的灵敏度,保护范围增大。如果光 (为减少输电线的有功损耗,应尽可能 伏电源的容量较大,那么可能会造成距离保 将光伏发电系统配置在输电线末端、靠近负 护的误动。 荷: ()当在光伏电源上游发生故障时,同 ()引入的光伏发电系统以功率因数 样根据叠加定理,光伏电源会产生反向电流 滞后方式运行,不但向电网注入有功功率, 流过保护安装处,从而使得流过保护安装处 同时也注入无功功率,其减少输电线损耗的 的电流减小,于是造成保护测量阻抗增大。 效果要好于以功率因数超前方式运行。 如果光伏电源的容量较大,那么可能会造成 (2)减少网损的措施 距离保护拒动。 考虑到目前分布式光伏电源一般为建 (3)解决方案 筑屋顶上的太阳能电池板,处于配电网的末 文献「12]提出利用电抗器高阻抗值的特 端,所以显然能够满足(的要求:此外一般 性,来限制分布式电源提供的短路电流,有效 来说常见负荷多为感性负载,所以光伏发电 地解决分布式电源与保护之间的协调性问 系统以功率因素滞后方式运行,即(也容 题,但高阻抗电抗器会对正常运行时的电压 易满足:根据结论),如果一个配电网中接 产生影响。文献[13]还提出采用故障限流器 入了许多光伏电源(比如每个家庭都装备了 来解决分布式电源助增电流对保护选择性 光伏电源并接入配电网),那么光伏发电系 的影响。文献[14]提出了2种含分布式电源 统的总容量很容易超过2倍的负荷容量,而 (DG)的配电网馈线保护新方案,一种方案是 这会使得光伏发电系统的有功损耗增加,进 在DG所在线路上游的两端加装方向元件, 而降低了光伏发电-配电网这个大系统的能 并借助两端通信的方法来满足选择性;另一 量利用率。为此,笔者认为可以在每个光伏 种方案是只在DG上游第1条馈线的始端装 发电接入点出装设一个RTU,来检测总的光 设一套电流保护,同时,在上游每条馈线末端 伏发电系统总产能是否大于两倍的负荷容 都加装方向元件。发生故障时,利用广域网将 量。如果是,那么可以让光伏系统产生的剩 方向元件检测到的功率方向信息,与始端馈 余能量储存在储能电池中。等到晚上用电高 线上装设的那套电流保护的判别结果结合 峰到来时,在释放出来,供给配电网末端的 起来,可精确区分出故障区段,保证选择性和 负荷。 全网保护的速动性。 4.总结与体会 3.3网损问题 (1)总结 在配电网的负荷附近接入光伏发电系 本文从光伏发电系统并入配电网后对电 统后,整个配电网的负荷分布将发生变化, 网电压的影响、对继电保护装置的影响、对网 系统潮流随之发生了变化,继而配电网的潮损的影响三个角度来研究光伏发电系统对配 流也可能由原来的“单向”流动变为“双向”。电网特性的影响,并针对每一种情况阐述了一达到甚至超过其各自的整定值,2 个保护都 动作,继电保护失去了选择性。 (2) 光伏发电对距离保护的影响 (i) 当在光伏电源接入处附近发生故障 时,则流经上一条线路保护安装处的电流没 有什么变化,所以上级线路距离 I 段保护能 够正确动作。 (ii)当在光伏电源下游发生故障时,根据 叠加原理,光伏电源也会给故障点提供助增 电流,从而使得流经保护安装处的电流加 大,于是使下级的距离 I 段测量阻抗减小, 提高了保护的灵敏度,保护范围增大。如果光 伏电源的容量较大,那么可能会造成距离保 护的误动。 (iii)当在光伏电源上游发生故障时,同 样根据叠加定理,光伏电源会产生反向电流 流过保护安装处,从而使得流过保护安装处 的电流减小,于是造成保护测量阻抗增大。 如果光伏电源的容量较大,那么可能会造成 距离保护拒动。 (3) 解决方案 文献[12]提出利用电抗器高阻抗值的特 性,来限制分布式电源提供的短路电流,有效 地解决分布式电源与保护之间的协调性问 题,但高阻抗电抗器会对正常运行时的电压 产生影响。文献[13]还提出采用故障限流器 来解决分布式电源助增电流对保护选择性 的影响。文献[14]提出了 2 种含分布式电源 (DG)的配电网馈线保护新方案,一种方案是 在 DG 所在线路上游的两端加装方向元件, 并借助两端通信的方法来满足选择性;另一 种方案是只在 DG 上游第 1 条馈线的始端装 设一套电流保护,同时,在上游每条馈线末端 都加装方向元件。发生故障时,利用广域网将 方向元件检测到的功率方向信息,与始端馈 线上装设的那套电流保护的判别结果结合 起来,可精确区分出故障区段,保证选择性和 全网保护的速动性。 3.3 网损问题 在配电网的负荷附近接入光伏发电系 统后,整个配电网的负荷分布将发生变化, 系统潮流随之发生了变化,继而配电网的潮 流也可能由原来的“单向”流动变为“双向”。 从国外所进行一些的研究来看,接入配电网 的光伏发电系统产生主要的正面效果之一 即是减少电网损耗。 (1) 光伏发电对配网网损影响 文献[15]通过建立光伏发电系统接入配 电网后网损模型,进行了仿真,得出如下结 论: (i)适当引入光伏发电系统会减少输电 线的有功损耗,但当光伏发电系统的容量大 于 2 倍的负荷容量时,引入光伏发电系统 会增加输电线的有功损耗。 (ii)为减少输电线的有功损耗,应尽可能 将光伏发电系统配置在输电线末端、靠近负 荷; (iii) 引入的光伏发电系统以功率因数 滞后方式运行,不但向电网注入有功功率, 同时也注入无功功率,其减少输电线损耗的 效果要好于以功率因数超前方式运行。 (2) 减少网损的措施 考虑到目前分布式光伏电源一般为建 筑屋顶上的太阳能电池板,处于配电网的末 端,所以显然能够满足(ii)的要求;此外一般 来说常见负荷多为感性负载,所以光伏发电 系统以功率因素滞后方式运行,即(iii)也容 易满足;根据结论(i),如果一个配电网中接 入了许多光伏电源(比如每个家庭都装备了 光伏电源并接入配电网),那么光伏发电系 统的总容量很容易超过 2 倍的负荷容量,而 这会使得光伏发电系统的有功损耗增加,进 而降低了光伏发电-配电网这个大系统的能 量利用率。为此,笔者认为可以在每个光伏 发电接入点出装设一个 RTU,来检测总的光 伏发电系统总产能是否大于两倍的负荷容 量。如果是,那么可以让光伏系统产生的剩 余能量储存在储能电池中。等到晚上用电高 峰到来时,在释放出来,供给配电网末端的 负荷。 4.总结与体会 (1) 总结 本文从光伏发电系统并入配电网后对电 网电压的影响、对继电保护装置的影响、对网 损的影响三个角度来研究光伏发电系统对配 电网特性的影响,并针对每一种情况阐述了一
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