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1、分布式光伏发电并网分布式光伏发电并网对配电自动化的影响及解决方案对配电自动化的影响及解决方案培训专用背背 景景分布式光伏接入对配电网短路电流的影响分布式光伏接入对配电网短路电流的影响分布式光伏接入对电压质量的影响分布式光伏接入对电压质量的影响分布式光伏接入对传统故障定位策略的适应性分布式光伏接入对传统故障定位策略的适应性应对更大容量分布式电源接入的故障处理策略应对更大容量分布式电源接入的故障处理策略主要内容23451陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院结结 论论6培训专用1 1背背 景景培训专用背 景 分布式光伏大量接入将对配电网的短路电流和电压质量产分布式光伏大量接入将对配电网的短路电流和电
2、压质量产生一定的影响，需要分析这些影响的程度，研究配电网的适应生一定的影响，需要分析这些影响的程度，研究配电网的适应性。性。在配电网故障处理方面，配电自动化系统发挥着重要作用。全国在配电网故障处理方面，配电自动化系统发挥着重要作用。全国已经有大量配电自动化系统投运，目前已经进入大规模推广应用阶段。已经有大量配电自动化系统投运，目前已经进入大规模推广应用阶段。为了迎接分布式光伏的大量接入的挑战，需要认真研究已建成的配电为了迎接分布式光伏的大量接入的挑战，需要认真研究已建成的配电自动化系统故障处理策略的适应性，并研究超出适应范围情况下的应自动化系统故障处理策略的适应性，并研究超出适应范围情况下的应
3、对措施。对措施。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用2 2分布式光伏并网接入分布式光伏并网接入对配电网短路电流的影响对配电网短路电流的影响培训专用分布式光伏接入对配电网短路电流的影响红色为有利因素，蓝色为不利因素红色为有利因素，蓝色为不利因素1。无论配电网发生三相还是两相短路，由分布式光伏电源供。无论配电网发生三相还是两相短路，由分布式光伏电源供 出的短路电流不超过其额定电流的出的短路电流不超过其额定电流的1.5倍。倍。2。光照严重降低时，分布式光伏供出的短路电流更小。光照严重降低时，分布式光伏供出的短路电流更小。3。分布式光伏接入配电网，有可能会导致短路点上游开关流。分布式光伏接入配
4、电网，有可能会导致短路点上游开关流 过的短路电流有所减小。过的短路电流有所减小。4。分布式光伏逆变器故障可由自带的保护装置使其退出运行。分布式光伏逆变器故障可由自带的保护装置使其退出运行。5。一旦分布式光伏逆变器自带保护装置失灵：。一旦分布式光伏逆变器自带保护装置失灵：单相断线故障：持续三相电流不平衡单相断线故障：持续三相电流不平衡 IGBT击穿熔通、直流侧短路：主网持续供出约该光伏逆变器击穿熔通、直流侧短路：主网持续供出约该光伏逆变器5倍额定电流的倍额定电流的 感性无功功率。感性无功功率。需要对其加强监测需要对其加强监测陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用直接电流控制逆变器并网陕西电
5、力科学研究院陕西电力科学研究院采用直接电流控制的变流器的输出电流平稳地过渡到设定的最大采用直接电流控制的变流器的输出电流平稳地过渡到设定的最大允许工作电流（允许工作电流（1.31.5倍额定电流）。如果短路点距离倍额定电流）。如果短路点距离DG安装点较安装点较远，考虑到线路阻抗和非理想金属性短路，实际短路电流会小很多。远，考虑到线路阻抗和非理想金属性短路，实际短路电流会小很多。培训专用3 3分布式光伏接入对分布式光伏接入对传统故障定位策略的适应性传统故障定位策略的适应性培训专用传统故障定位策略依靠故障电流的分布来进行故障定位。依靠故障电流的分布来进行故障定位。是目前广泛采用的故障定位策略。是目前
6、广泛采用的故障定位策略。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用传统故障定位策略依靠故障电流的分布来进行故障定位。依靠故障电流的分布来进行故障定位。是目前广泛采用的故障定位策略。是目前广泛采用的故障定位策略。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用传统故障定位策略依靠故障电流的分布来进行故障定位。依靠故障电流的分布来进行故障定位。是目前广泛采用的故障定位策略。是目前广泛采用的故障定位策略。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用传统故障定位策略依靠故障电流的分布来进行故障定位。依靠故障电流的分布来进行故障定位。是目前广泛采用的故障定位策略。是目前广泛采用的故障定位策略。要求来自主电
7、源和分布式电源的短路电流有显著的差异。要求来自主电源和分布式电源的短路电流有显著的差异。（3 3倍、倍、2 2倍）倍）陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用分布式光伏接入的适应范围分布式光伏接入的适应范围培训专用1 1）分布式光伏接入馈线情形）分布式光伏接入馈线情形培训专用最不利条件 1。N-1条件下一条馈线转带对侧馈线负荷的最不条件下一条馈线转带对侧馈线负荷的最不 利运行方式。利运行方式。2。馈线最远端发生两相短路故障的最严酷场景。馈线最远端发生两相短路故障的最严酷场景。3。按照两条馈线上所有分布式电源的最大短路电。按照两条馈线上所有分布式电源的最大短路电 流之和来核减主电源提供的短路
8、电流。流之和来核减主电源提供的短路电流。4。分布式电源向故障处提供的短路电流为两条馈。分布式电源向故障处提供的短路电流为两条馈 线上所有分布式电源的最大短路电流之和。线上所有分布式电源的最大短路电流之和。5。忽略馈线阻抗对分布式电源短路电流的抑制作用。忽略馈线阻抗对分布式电源短路电流的抑制作用。在上述最不利情况比实际情况更加严酷在上述最不利情况比实际情况更加严酷陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用给定光伏接入容量下馈线的最大供电半径给定光伏接入容量下馈线的最大供电半径陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用给定光伏接入容量下馈线的最大供电半径给定光伏接入容量下馈线的最大供电半径陕西
9、电力科学研究院陕西电力科学研究院经济么？经济么？培训专用给定光伏接入容量下馈线的最大供电半径给定光伏接入容量下馈线的最大供电半径陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院经济么？经济么？培训专用2 2）分布式光伏接入母线情形）分布式光伏接入母线情形培训专用DG接入母线的情形开关开关S1、S2、A、B、C、D、E上报故障电流信息的电流阈值均根上报故障电流信息的电流阈值均根据主电源的短路电流设置，据主电源的短路电流设置，DG接入点开关接入点开关S3和和DG出口开关出口开关G上报故上报故障电流信息的电流阈值也根据主电源的短路电流设置。障电流信息的电流阈值也根据主电源的短路电流设置。陕西电力科学研究院陕西电
10、力科学研究院培训专用PV接入母线的情形当当PV发生故障时，发生故障时，S3和和G均上报故障电流信息，因此依据传统故障均上报故障电流信息，因此依据传统故障定位规则可判定是定位规则可判定是DG故障。故障。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用PV接入母线的情形当当G与与 S3之间的线路上发生故障时，只有之间的线路上发生故障时，只有S3上报故障电流信息，因上报故障电流信息，因为为G的电流阈值根据主电源的短路电流设置，而的电流阈值根据主电源的短路电流设置，而G只流过只流过PV供出供出的短路电流。因此依据传统故障定位规则可以判定是的短路电流。因此依据传统故障定位规则可以判定是G与与S3之间馈线故之
11、间馈线故障。障。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用PV接入母线的情形当母线所带某条馈线上，譬如当母线所带某条馈线上，譬如E下游区域故障时，此时只有下游区域故障时，此时只有S2、D和和E上报故障电流信息，因此依据传统故障定位规则可以判定是上报故障电流信息，因此依据传统故障定位规则可以判定是E下游故下游故障。障。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用PV接入母线的情形对于多个对于多个PV接入母线的情形，由于非故障接入母线的情形，由于非故障PV支路与来自支路与来自主电源的短路电流相叠加，因此上述选择性更容易满足。主电源的短路电流相叠加，因此上述选择性更容易满足。陕西电力科学研究院陕西
12、电力科学研究院培训专用传统故障定位策略的适应性 1。分布式光伏接入母线情形：。分布式光伏接入母线情形：全部适应。全部适应。2。分布式光伏接入馈线情形：。分布式光伏接入馈线情形：1）绝大多数情况下适应，极个别系统短路容量小、供电）绝大多数情况下适应，极个别系统短路容量小、供电径长的农网馈线，在光伏接入容量较大时不适应。径长的农网馈线，在光伏接入容量较大时不适应。2）电缆馈线的适应性性比架空馈线好。）电缆馈线的适应性性比架空馈线好。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用传统故障定位策略的适应性 上述结论是用于各种逆变器并网型分布式电源：上述结论是用于各种逆变器并网型分布式电源：光伏发电，直驱
13、式风力发电，燃料电池，分布式储能，光伏发电，直驱式风力发电，燃料电池，分布式储能，微型燃气轮机（天然气、煤层气、转炉煤气、高炉煤气、微型燃气轮机（天然气、煤层气、转炉煤气、高炉煤气、生物质气化发电、沼气发电。）生物质气化发电、沼气发电。）陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用25%全电机类DG满足传统故障定位策略的范围陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用传统故障定位策略的适应性应对更大容量接入的挑战：应对更大容量接入的挑战：改进的故障处理策略改进的故障处理策略陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用4 4应对更大容量分布式光伏应对更大容量分布式光伏接入的配电网故障处理策略接入
14、的配电网故障处理策略陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用1 1）方向元件法）方向元件法培训专用利用方向元件如果一个区域至少有一个端点的故障功率方向指向该区域的内部，而没如果一个区域至少有一个端点的故障功率方向指向该区域的内部，而没有端点的故障功率方向指向该区域的外部，则故障就在该区域的内部。有端点的故障功率方向指向该区域的外部，则故障就在该区域的内部。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院怎样测准故障功率方向怎样测准故障功率方向?培训专用2 2）改进电流法）改进电流法培训专用改进故障处理策略1。变电站出线断路器设置重合闸功能，重合闸延变电站出线断路器设置重合闸功能，重合闸延 时时间为时时
15、间为2.5s3.5s。2。故障发生后，变电站出线断路器保护动作跳闸。故障发生后，变电站出线断路器保护动作跳闸。3。2s后馈线上的分布式电源全部从电网脱离。后馈线上的分布式电源全部从电网脱离。4。变电站出线断路器经变电站出线断路器经2.5s3.5s延时进行重合：延时进行重合：1）若是瞬时性故障则恢复供电，分布式电源逐步并入；）若是瞬时性故障则恢复供电，分布式电源逐步并入；2）若是永久性故障，则变电站出线断路器再次跳闸，此时配电自）若是永久性故障，则变电站出线断路器再次跳闸，此时配电自动化系统采集到的故障信息就排除了分布式电源的影响，可以依靠动化系统采集到的故障信息就排除了分布式电源的影响，可以依
16、靠传统故障定位规则进行正确的故障定位。传统故障定位规则进行正确的故障定位。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用各种故障定位方法的比较陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用5 5分布式光伏接入对分布式光伏接入对电压质量的影响电压质量的影响培训专用分布式光伏对电压质量的影响 有利条件有利条件:1）DG一般只发有功功率一般只发有功功率,而电压受无功功率影响更大而电压受无功功率影响更大 2）刚性系数限制下减少了）刚性系数限制下减少了DG对电压带来的影响对电压带来的影响 (逆变器类比旋转电机类影响更大些逆变器类比旋转电机类影响更大些)3）配电变压器的固有无功损耗减少了过电压的风险）配电变压
17、器的固有无功损耗减少了过电压的风险 4）DG容量较小容量较小(DG集中于馈线末端最严重集中于馈线末端最严重)5）观测到的光伏处理突变比率一般小于）观测到的光伏处理突变比率一般小于1/2 在满足电压偏差和电压波动要求条件下，允许接入的在满足电压偏差和电压波动要求条件下，允许接入的DG比率较高。比率较高。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用光伏电源出力的突变 陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院 培训专用分布式电源不产生电压偏差问题的适应范围陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院母线电压达到上限的最极端情况下母线电压达到上限的最极端情况下:馈线的负荷比率馈线的负荷比率 培训专用 1。当分布式
18、电源的接入容量在适应范围内时，分布式电源接。当分布式电源的接入容量在适应范围内时，分布式电源接 入不致引起电压偏差和电压波动问题。入不致引起电压偏差和电压波动问题。2。分布式电源大量接入可能导致馈线某些节点电压超越电压。分布式电源大量接入可能导致馈线某些节点电压超越电压 偏差允许上限，也可能导致电压波动超标。偏差允许上限，也可能导致电压波动超标。3。措施：。措施：当较大容量当较大容量DG接入馈线时，应对并网点电压进行监测，接入馈线时，应对并网点电压进行监测，必要时对分布式电源的出力进行干预。必要时对分布式电源的出力进行干预。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院分布式电源接入对配电网电压的影响培
19、训专用6 6结结 论论培训专用结 论 1。分布式光伏接入对配电网短路电流、电压偏差和电压波动会产。分布式光伏接入对配电网短路电流、电压偏差和电压波动会产生一定的影响。生一定的影响。2。对于含分布式光伏的配电网，目前配电自动化系统广泛采用的传统。对于含分布式光伏的配电网，目前配电自动化系统广泛采用的传统故障定位策略，在绝大部分情况下仍然适用。故障定位策略，在绝大部分情况下仍然适用。3。基基于于分分布布式式电电源源脱脱网网特特性性与与重重合合闸闸配配合合的的改改进进故故障障处处理理策策略略可可以以应应对对更更大大容容量量DG接接入入的的挑挑战战，它它不不必必改改变变配配电电自自动动化化系系统统的的
20、硬硬件，只需在应用软件中略加改动即可。件，只需在应用软件中略加改动即可。4。当在适应范围内时，分布式电源接入不致引起电压偏差和电压。当在适应范围内时，分布式电源接入不致引起电压偏差和电压波动问题。当较大容量波动问题。当较大容量DG接入馈线时，应对并网点电压进行监测，接入馈线时，应对并网点电压进行监测，必要时对必要时对DG的出力进行干预。的出力进行干预。陕西电力科学研究院陕西电力科学研究院培训专用谢谢 谢谢!刘刘 健健陕西电力科学研究院总工程师，陕西电力科学研究院总工程师，Senior Member,IEEE 教授、博士生导师、博士教授、博士生导师、博士,百千万人才工程国家级人选百千万人才工程国
21、家级人选Tel:13319183017 Email:培训专用演讲完毕，谢谢观看！培训专用内容总结分布式光伏发电并网。2分布式光伏并网接入对配电网短路电流的影响。红色为有利因素，蓝色为不利因素。出的短路电流不超过其额定电流的1.5倍。3分布式光伏接入对传统故障定位策略的适应性。依靠故障电流的分布来进行故障定位。（3倍、2倍）。N-1条件下一条馈线转带对侧馈线负荷的最不。在上述最不利情况比实际情况更加严酷。因此依据传统故障定位规则可以判定是G与S3之间馈线故障。2）电缆馈线的适应性性比架空馈线好。生物质气化发电、沼气发电。4应对更大容量分布式光伏接入的配电网故障处理策略。变电站出线断路器设置重合闸功能，重合闸延。时时间为2.5s3.5s。变电站出线断路器经2.5s3.5s延时进行重合：。5分布式光伏接入对电压质量的影响。3）配电变压器的固有无功损耗减少了过电压的风险。4）DG容量较小(DG集中于馈线末端最严重)。在满足电压偏差和电压波动要求条件下，允许接入的DG比率较高。入不致引起电压偏差和电压波动问题。分布式电源大量接入可能导致馈线某些节点电压超越电压。6结 论。分布式光伏接入对配电网短路电流、电压偏差和电压波动会产生一定的影响。当在适应范围内时，分布式电源接入不致引起电压偏差和电压波动问题培训专用