分布式光伏发电并网对配电自动化的影响及解决方案.ppt

分布式光伏发电并网对配电自动化的影响及解决方案 背景 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 应对更大容量分布式电源接入的故障处理策略 主要内容 2 3 4 5 1 陕西电力科学研究院 结论 6 1背景 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 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 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对措施 陕西电力科学研究院 2分布式光伏并网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 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出的短路电流不超过其额定电流的1 5倍 2 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 5 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IGBT击穿熔通 直流侧短路 主网持续供出约该光伏逆变器5倍额定电流的感性无功功率 需要对其加强监测 陕西电力科学研究院 直接电流控制逆变器并网 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允许工作电流 1 3 1 5倍额定电流 如果短路点距离DG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 3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 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 陕西电力科学研究院 传统故障定位策略 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 陕西电力科学研究院 传统故障定位策略 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 陕西电力科学研究院 传统故障定位策略 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 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倍 2倍 陕西电力科学研究院 分布式光伏接入的适应范围 1 分布式光伏接入馈线情形 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 3 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电流 4 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 5 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 陕西电力科学研究院 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 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 经济么 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 经济么 2 分布式光伏接入母线情形 DG接入母线的情形 开关S1 S2 A B C D E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 DG接入点开关S3和DG出口开关G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 陕西电力科学研究院 PV接入母线的情形 当PV发生故障时 S3和G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DG故障 陕西电力科学研究院 PV接入母线的情形 当G与S3之间的线路上发生故障时 只有S3上报故障电流信息 因为G的电流阈值根据主电源的短路电流设置 而G只流过PV供出的短路电流 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 陕西电力科学研究院 PV接入母线的情形 当母线所带某条馈线上 譬如E下游区域故障时 此时只有S2 D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E下游故障 陕西电力科学研究院 PV接入母线的情形 对于多个PV接入母线的情形 由于非故障PV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 陕西电力科学研究院 传统故障定位策略的适应性 1 分布式光伏接入母线情形 全部适应 2 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 陕西电力科学研究院 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 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 生物质气化发电 沼气发电 陕西电力科学研究院 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 传统故障定位策略的适应性 应对更大容量接入的挑战 改进的故障处理策略 陕西电力科学研究院 4应对更大容量分布式光伏接入的配电网故障处理策略 陕西电力科学研究院 1 方向元件法 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 怎样测准故障功率方向 2 改进电流法 改进故障处理策略 1 变电站出线断路器设置重合闸功能 重合闸延时时间为2 5s 3 5s 2 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 4 变电站出线断路器经2 5s 3 5s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 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 各种故障定位方法的比较 陕西电力科学研究院 5分布式光伏接入对电压质量的影响 分布式光伏对电压质量的影响 有利条件 1 DG一般只发有功功率 而电压受无功功率影响更大2 刚性系数限制下减少了DG对电压带来的影响 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4 DG容量较小 DG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1 2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 陕西电力科学研究院 光伏电源出力的突变 陕西电力科学研究院 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 母线电压达到上限的最极端情况下 馈线的负荷比率 1 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 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偏差允许上限 也可能导致电压波动超标 3 措施 当较大容量DG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 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 6结论 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故障定位策略 在绝大部分情况下仍然适用 3 基于分布式电源脱网特性与重合闸配合的改进故障处理策略可以应对更大容量DG接入的挑战 它不必改变配电自动化系统的硬件 只需在应用软件中略加改动即可 4 当在适应范围内时