分布式能源接入

分布式能源接入（精选8篇）

分布式能源接入 第1篇

自上个世纪90年代以来,分布式电源发展迅速,世界上许多国家都把分布式电源作为经济和社会可持续发展的一个重要突破点。美国的分布式发电以天然气热电联供为主,年发电量1600亿千瓦时,占总发电量的4.1%。2003年,美国热电联产总装机5600万千瓦,2010年达到9200万千瓦。日本的分布式电源主要以热电联产为主,约占全国总电力的16.7%,日本的热电联产发展得益于该国实施的高折旧和初始低税贷款政策,诸多优惠的财税政策刺激了投资动机,促进了日本分布式电源的大力发展。德国分布式电源以光伏发电为主,2013年2月底,德国光伏发电装机3287万千瓦,居世界第一位,其中分布式光伏发电系统容量占比近80%。

为推动分布式发电应用,促进节能减排和可再生能源发展,国家发改委于2013年7月18日印发《分布式发电管理暂行办法》,明确对于分布式发电,电网企业应根据其接入方式、电量使用范围提供高效的并网服务,对入网时如何计价等相关问题做出阐述,并且表示将会给予一定补贴 ;《办法》还鼓励企业、专业化能源服务公司和包括个人在内的各类电力用户投资建设并经营分布式发电项目,豁免分布式发电项目发电业务许可。

2 通信技术体制

各类分布式能源站点,根据其调度关系、通信网现状、安全性和可靠性要求、投资大小等因素,可选择光纤、电力线载波、无线等多种通信技术方式。

每种通信技术方式各具特点,需要综合分析的主要技术指标包括 :可靠性、实时性、IP网络支持、带宽、Qo S、传输距离、环境影响、电磁兼容、安全性、组网灵活性、标准、技术成熟度、产品产业链、设备成本和运维成本等。

经综合分析比较,可以得出如下结论 :

(1)SDH技术体制 :SDH在标准完整性、产品成熟度、产业链及性能指标方面具有优势,由于光纤铺设成本较高,适用于对价格不敏感,对安全、可靠性有严格要求的使用场合或已预埋光缆的场合。

(2)EPON技术体制 :相对于SDH技术而言,EPON技术在组网灵活性及运维成本等方面具有较为明显的优势。EPON的P2MP树状物理拓扑天然符合接入层的复杂的拓扑方式,灵活的无源分路节点,随时就近从已有光链路的光分路器上接入新的用户。EPON具有高速双向带宽,可提供丰富的业务接入,简化网络层次、便于维护等特点。作为末端接入技术,有着其他接入技术无法比拟的优势。

(3)中压电力线载波 :施工简单,受电力线运行情况影响,适用于电缆供电系统,适合实时性、并发性要求不敏感的使用场合。

(4)无线公网 :易于建设,宜用于实时性不敏感、安全性和可靠性要求不高的场合。

(5)无线专网 :技术成熟度未充分验证,不宜大规模使用。

(6)工业以太网 :技术成熟,已经有成熟的商业产品可以满足恶劣的电力环境应用要求。具有灵活的接入方式、丰富的功能和低能耗等特点。

(7)公网运营商 :组网方式受公网覆盖范围限制,宜用于实时性不敏感、安全性和可靠性要求不高的场合。

3 配套通信建设典型方案研究

分布式能源站点通信接入应充分利用现有的电力通信网资源,坚持统一规划、统一标准、统筹资源的原则,结合光纤通信、电力载波、无线通信等通信方式特点,兼顾分布式能源站点通信服务性能和投资效益,合理选择通信方式,因地制宜的开展分布式能源站点通信系统建设。

3.1 35k V 分布式能源

以35k V电压等级接入配电网的分布式能源站点,优先选用SDH传输技术,建议采用155M光电一体化设备 ;在分布式能源站点相对分散且光缆线路难以敷设的的区域,优先选择电力线载波方案。

(1)SDH传输技术

该方案的配套通信建设示意如图1,分布式能源站点以155M SDH链路方式接入电力光传输网。

(2)电力线载波

对于光缆敷设难度大,且线路长度在载波通信允许范围内的分布式能源站点,可考虑采用电力线载波方式覆盖,安全性好,但通信质量受线路长度影响,一般不宜超过15公里。

3.2 10k V 分布式能源

以10k V电压等级接入配电网的分布式能源站点,在配电自动化光纤网络已覆盖的区域,根据10k V通信接入网使用的技术选择EPON或工业以太网 ;在配电通信网未覆盖的区域,具备光纤通道条件时,优先采用光纤SDH传输方式 ;当不具备光纤通信条件时,可采用电力线载波方式。

3.3 0.4k V 分布式能源

以380/220V低压接入的分布式能源站点,可采用GPRS、CDMA、3G、4G无线公网通信方式。当有控制要求时,不宜采用无线公网通信方式 ;如采用无线公网通信方式且有控制要求时,应按照《信息系统安全等级基本要求》(GB/T 22239)的规定采取可靠的安全隔离和认证措施。采用无线公网的通信方式应满足《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》(Q/GDW625-2011)和《电力用户用电信息采集系统管理规范 :通信信道建设管理规范》(Q/GDW 380.2-2009)的相关规定,支持用户优先级管理。

4 结语

随着经济的快速发展,能源需求不断增加,传统化石能源(煤炭、石油)储量及可开发利用的水电资源逐渐减少。各类资源的充分、合理利用,以及新能源、可再生能源的开发利用成为当务之急。

为满足各类分布式电源接入系统的需求,有针对性的制定配套的接入系统通信技术方案,有利于电力系统配电通信网的发展和业务支撑能力的提高。

摘要：分布式能源系统是资源综合利用和可再生能源设施,为满足各类分布式电源接入系统的需求,有针对性的制定配套的接入系统通信技术方案,有利于电力系统配电通信网的发展和业务支撑能力的提高。文章通过对相关通信技术体制进行分析对比,针对各类不同的分布式能源站点的接入特点提出相应可行的典型接入技术方案。

分布式能源接入 第2篇

【关键词】电价影响；分布式电源；配电网

一、分布式电源的特点

分布式电源的界定，是位于用户附近，所发电能就地利用，以10千伏及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的发电项目。包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电等类型。分布式电源大多是可再生能源，另外还有一部分使用的是清洁能源。以使用天然气为原料为，二氧化碳排放比传统的火力发电减少了50%，一氧化碳几乎零排放，也不产生固体废弃物。分布式电源可以同时发电、制冷、供热，优化能源组合，节约能源的使用，能源利用率大大提高。此外，分布式电源具有投资比火力发电少，占地面积小，建设周期短等优势。

二、分布式电源的入网优点

分布式电源的并网，可以减少或缓建大型发电厂和高压输电网，节约投资。同时，使得输配电网的潮流减少，相应的降低了网损。在夏季和冬季这样的负荷高峰时期，如采用以天然气为燃料的燃气轮机等冷、热、电三联供系统，不但可解决冬夏季的供冷与冬季的供热需要，同时也提供了一部分电力，由此对电网起到削峰填谷的作用。此外，也部分解决了天然气供应时的峰谷差过大问题，发挥了天然气与电力的互补作用。另外，当大电网出现大面积停电事故时，具有特殊设计的分布式发电系统仍能保持正常运行，由此可提高供电的安全性和可靠性。而且，分布式发电可以适应电力市场发展的需要、由多家集资办电，发挥电力建设市场、电力供应市场的竞争机制。

三、分布式电源接入配电网对上网电价影响

分布式电源接入以后，使电网的结构发生巨大的变化。电网会由单向的树形结构向双向的网络型结构发展。分布式电源的接入，最终会使电量电价降低，越来越多的用户会具有自发电设备，用户会从单纯的消费者向同时为生产者和消费者两种角色转变。根据现行的 《电力法》规定，消费者和生产者是两种不同的角色，无法统一。就算是现在有些企业具有自己发电的设备，这两种身份也是分开的。在计量和收费方面，两个流程是独立的、分开的。我国当前的分布式电源开发还处于初期阶段，就目前来看，分布式电源还不具备根据市场经济商业的标准制定价格和参与竞争。

四、分布式电源接入配电网对不同用电方式电价的影响

1.对居民生活用电价格的影响。利用分布式电源对居民的影响主要体现在电价方面。目前实行的居民阶梯电价是指按照一户一表居民每个计费周期内使用的电量的多少按档划分，每档的电价是不同的，使用的电量越多则电价也就相应的越高。当允许分布式电源接入后，居民可以在自己家屋顶上面装设光伏发电设备自发自用，余量供入配电网。这类用户每月取自配电网的用电量必然减少，用电价格当然也减少了。

2.对一般工商业及其它用电分类电价的影响。利用分布式电源对一般工商业的影响在“峰、谷、平”上面表现出来。“峰、谷、平”是根据一天中不同时段的电网负荷大小来分类的。针对用电时间的变化制定不同的电度电价。由于我国幅员辽阔，不同省份的用电高峰期是不一样的，所以每个省份对于“峰、谷、平”时段的划分也不尽相同。峰谷电价政策实施后，某些行业“峰”段即日间用电可以利用分布式电源，这样白天取自电网的电量就节省了。当然也降低了电量电费。虽然夜间不能使用，但是日间高峰用电不再需要从电网获取。比如：利用光伏发电，主要用电时间集中在日间的餐饮行业就可以节省一大部分电量电价费用。

3.对大工业用电分类电价的影响。目前，对于大工业用电用户实行两部制电价，即其电量电价由基本电价和电度电价两部分。基本电价按用户报装容量或最大需量确定。电度电价即用户实际用电电量电价。对于大工业用户来说，利用分布式电源的作用几乎就是在基本电价的降低方面了。此类用户的分布式电源并网后，可以满足其一部分生产用电，需要电网供电的容量也随之减小。用户的基本电费也随之降低。未来分布式电源大规模推广使用后，此类大工业用户还可以选择基本电价按最大需量确定的模式，这样对于一些生产使用大容量变压器但取自电网的用电需量又较小的用户来说，在一定程度上减轻了其基本电费负担。

4.对农业生产用电分类电价的影响。分布式电源对农业生产的影响短时间内是无法显现的。这是因为国家政策制定的原则就是向农业生产用电倾斜，用一般工商业补贴农业生产用电，城市补贴农村。但从长远来看，电价最终会面向市场，由市场来调节它的价格。利用分布式电源对农业生产用电来说是很好的解决途径。农业生产用电时间大多集中在白天，使用分布式电源，可以使农业生产用户持续受益。

5.对销售电价分类的影响。当前，我国大部分地区的销售电价分类分为居民生活用电，一般工商业用电，大工业用电和农业生产用电四类。分布式电源大规模推广使用以后，整个系统容量会增加，一些工厂会配备这种电源，使得大工业电价会降低，一些电价分类终会合并。

五、小结

综上所述，随着科技技术的不断进步，会促使越来越多的工厂和家庭安装使用分布式电源。这将改变电力系统原有的网络体系结构，也会改变供电企业的售电价格。

参考文献：

[1]王振铭.分布式能源的发展前景[J].沈阳工程学院学报，2006，2（2）.

[2]李蓓.分布式发电及其对配电网的影响[J].上海电力，2005，18（4）.

[3]王振铭.分布式能源的发展前景[J].沈阳工程学院学报，2006，2（2）.

[4]邹必昌，李涛，唐涛波.分布式发电对配电网的影响研究[J].陕西电力，2011（5）.

分布式能源接入对配电网的影响 第3篇

配电网中,用电企业及个人的用电负荷存在很大的随机性,另外由于风霜雨雪等自然现象的无常发生,以及其他不确定因素所引起的负荷变化使配电网的规划、设计和运行面临着巨大的挑战。传统的集中发电、远距离输电和大电网互联的电力系统运行模式已经无法满足人们的要求。随着地球资源的日益枯竭以及人们环保意识的增强,充分利用一次能源和可再生能源引起了世界各国的高度重视,一种新兴的高效、环保的发电技术分布式发电(Distributed Generation,DG)应运而生[1]。DG接入电网形式如图1所示。

1 分布式发电技术

分布式发电相对于传统的大容量集中式发电厂,分布式发电的优势在于可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源,如本地可方便获取的化石类燃料、可再生能源(包括太阳能、风能、水能、地热能等)等,提高了能源的利用效率。分布式发电是一种区别于传统集中发电、远距离传输和大互联网络的发电形式,并且依靠其发电方式灵活、建设成本低、保护环境等特点,被许多国家应用到电网运行中,采取与大电网联合运行的方式,使得电力系统运行的灵活性、可靠性和安全性得到显著改善。我国在能源发展“十一五”规划中提出了“努力构筑稳定、经济、清洁的能源体系,以能源的可持续发展支持我国经济社会的可持续发展”的指导方针,为发展分布式能源提供了政策指导。采用分布式发电技术,有助于充分利用各地丰富、清洁、可再生的能源,向用户提供“绿色电力”[2]。

分布式电源(Distributed Generating Source,DGS)的功率不大,基本维持在几十千瓦至几十兆瓦之间,主要包括功率较小的内燃机、燃料电池、微型燃气轮机、可再生能源如太阳能发电的光伏电池和风力发电等,它分布在负荷附近,由电力部门、用户或第三方所有,用来满足电力系统或者用电客户的特定要求。一般而言,分布式电源可以直接接入配电系统(380V或10kV配电系统)并网运行,也可以采取独立的方式运行。

通常分布式发电以接入配电网为主,由于分布式电源的接入,使得配电网由传统的单电源辐射网络变成了一个多源网络,正常运行时网络中的潮流分布会产生相应的改变,与此同时当系统出现故障时,短路电流的大小、流向和分布也会发生变化。分布式电源的接入使得配电网中各支路的潮流不再是单方向流动,从而改变了传统电力系统的运行模式。因此分布式电源接入配电网会对配电网的很多方面产生影响,常见的有电能质量、电网可靠性、配网损耗、继电保护等。表1详细描述了两种发电方式的区别。

2 分布式发电对配电网的影响

在DIGSILENT软件平台上建立如图2所示的33母线测试系统,负荷为恒功率模型。下面从配电网网损、电能质量、继电保护系统、电网可靠性和配电网规划设计5个方面,对分布式电源接入配电网的影响进行分析。

2.1 分布式发电并网对网损的影响

电网的损耗主要取决于系统的潮流,分布式电源影响系统的潮流分布,也必然会对网损造成一定程度的影响。根据分布式电源的接入位置、注入容量、负荷量的相对大小以及网络的拓扑结构等不同,分布式发电可能增大或者减小系统的损耗。图2所示的测试系统中,改变分布式电源的注入能量,经过定量分析,得到系统网损的数据曲线,如图3所示。

经过系统仿真表明,在接入位置不变的情况下,增大注入容量时,系统总网损的变化规律是先减小后增大,但接入的最大容量不应大于系统的负荷容量。

2.2 分布式发电并网对电能质量的影响

分布式电源并网运行,可能会造成电压波动和闪变、引起系统电压和频率的偏差等电能质量问题。具体如下:

(1)对系统电压波动的影响。在传统配电网中,有功负荷及无功负荷随着时间变化会引起系统电压波动,分布式电源的并网对配电网电压波动的影响主要体现在以下几个方面:当分布式电源与当地负荷协调运行时,即负荷与分布式电源输出量的变化同步,分布式电源的并网将会抑制系统电压的波动;若分布式电源与当地负荷不能协调运行时,将会加重系统的电压波动。另外,有些时候由于并网分布式电源的不合理接入,如接入位置、注入容量的不理想,常常会造成配电线路上的负荷潮流剧烈变化,这样就加大配电网电压的调整难度,并使其发生波动。

(2)造成系统的电压闪变。分布式电源的起动和停运会受到用户需求、气候条件等多种因素的影响,由于其不确定性就造成了配电网的电压闪变。另外,如果分布式电源的输出量突然发生变化,由于分布式电源和反馈环节的电压控制设备之间的相互影响,也会直接或间接导致电压闪变。

(3)产生谐波污染。由于电力电子技术逆变器的开关器件频繁开断,会产生开关频率附近的谐波分量,多余的谐波分量对电网造成谐波污染。

2.3 分布式发电并网对继电保护系统的影响

分布式发电接入配电网后,辐射式的网络将变为一个遍布多电源和用户互联的网络,潮流也不再是从变电站母线流向各负荷的单方向流动。配电网根本性的变化使得电网各种保护定值与机理发生了深刻变化。

传统配电网中的继电保护系统是基于单电源网络设计分布的,具有单向性的特点。随着分布式电源的接入,由于配电网的改变,使原有的某些继电保护系统也受到不同程度的影响。分布式电源并入配电网对继电保护系统的影响主要体现在:过电流保护、距离保护、孤岛运行、自动重合闸和故障电流方向等方面,尤其在线路发生故障后,继电保护以及重合闸的动作行为都会受到分布式电源的影响[3]。

当故障发生时为确保保护装置正确动作,应切断电网中的分布式电源。这就要求:过电流故障的切除应在时限上与分布式电源的切断配合;在自动重合闸开断时间间隔内,应确保分布式电源快速切断;在架空线和地下电缆的混合线路中切断分布式电源,由于变压器的空载运行,电缆对地电容与变压器△侧的线圈将产生铁磁谐振,由其产生的不规则高电压大电流将对线路的电力器件造成严重威胁[4]。

2.4 分布式发电并网对电网可靠性的影响

在线路发生故障时,分布式电源可以为停电的用户供电,降低了年平均断电时间。但另一方面分布式电源对供电可靠性的影响与分布式电源孤岛运行紧密相关,孤岛运行指的是当连接主电网和分布式电源的任一开关跳闸,与主网分离后,分布式电源将会继续给部分负荷进行独立供电,形成孤岛运行状态。在一定条件下,孤岛运行会影响检修人员的安全,因此是不允许的,但若能提高运行管理水平,则能够有效提升供电的可靠性。另外,分布式电源受环境、气候影响很大,特别是风力发电和太阳能发电,具有很大的不稳定。这两种因素都从一定程度上影响可靠性。

2.5 分布式发电并网对电网规划的影响

大量分布式发电的接入降低了配电网对大型发电厂和输电网的依赖程度,节约了电网建设的成本,使得分布式电源的并网成为时下电网改造的热点。在享受分布式电源带来的便利的同时,基于分布式发电对配电网的影响,如何在配电网中确定并配置合理的电源结构,如何协调和有效地利用各种分布式电源,成为国内外学者急需解决的研究课题。

(1)由于分布式电源发电电量的不确定性,这就需要大电网作为依托备用,因此在一定层面上,分布式电源的接入并不能降低配电网的建设和改造费用。另外,系统网损也会直接决定电网效益。

(2)现有的传统配电网计算分析方法和规划设计方案已经不再适用于包含大量分布式电源并网的配电网,因此,有必要针对新型的多电源结构和供电方式,研究适合分布式电源接入的配电网分析理论和规划设计方案.

(3)分布式电源入网的灵活性体现在,用电企业或个人可以根据自身实际需要安装和使用分布式发电,与电力负荷相抵消,对规划区负荷增长模型产生影响,使得电网工作人员难以准确预测电力负荷的增长及空间负荷分布情况,因此分布式电源的并网增加了电力负荷预测的难度。

(4)分布式电源并网加大了配电网规划的不确定性。首先分布式电源的安装点存在不确定性,其输出的电能也具有随机性;其次分布式电源并不能提供持续的电力保证,使变电站的选址、配电网络的接线和投资建设等规划工作更加复杂。

(5)分布式电源并网在一定程度上提高了配电网规划适应性要求。分布式电源的大量接入能够降低配电系统的建设投资,但若位置和注入容量不合理,则可能导致配电网的某些设备利用率降低、网损增加,从而降低电网的可靠性[5]。

3 结语

随着电力系统规模的日益扩大、电网建设的不断完善、用户对电能需求的日益增大,分布式发电作为一种优势明显的发电方式在电力配电网中占发挥着重要的作用。但是在享受其带来的便利的同时,必须同时兼顾其对配电网的影响,应此采取必要的手段使分布式电源的并网对配电网产生积极的影响,在我国,分布式发电技术的研究尚处于起步阶段,因此,如何使其朝着有益于配电网建设的方向发展是一位电力科技工作者所要积极研究的课题。

摘要：随着电网规模的日益扩大,重点研究了分布式电源接入后对电网运行的影响。主要从网损、电能质量、继电保护系统、电网规划以及电网可靠性六个方面阐述了影响的结果,为后续分布式电源接入电网工作的开展提供了参考。

关键词：分布式电源,网损,电能质量,继电保护系统,电网规划,电网可靠性

参考文献

[1]王志群,朱守真,周双喜.分布式发电接入位置和注入容量限制的研究[J].电力系统自动化学报,2005,17(1):53-58.

[2]DUGAN R C,MCDERMOTT T E.Operating conflicts fordistributed generation on distribution systems[C]//2001Rural Electric Power Conference.Little Rock,AR,USA:IEEE,2001:A3/1-A3/6.

[3]韦钢,吴伟力,胡丹云.分布式电源及其并网时对电网的影响[J].高电压技术,2007,33(1):36-40.

[4]梁才浩,段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J].电力系统自动化,2001(12):53-56.

[5]王敏,丁明.含分布式电源的配电系统规划[J].电力系统及其自动化学报,2004,6(6):5-8.

分布式能源接入 第4篇

该框架将有助于确保比较不同技术类型分布式能源时的一致性,从而更好地支持政策和监管方面的讨论。

EPRI提出的示范工程将帮助业界对电网接入分布式能源的运行价值、性能指标以及经济收益等方面有更全面的了解。工程的结果以及相关的模型和分析将指导利益相关的人员以最有效率的方式接入分布式能源。

示范工程包括:公用事业规模的太阳能工程,带储能装置的太阳能工程,分布式储能工程、微网工程、电动汽车充电设施、用户需求侧响应技术工程等,各项工程均将评估各自的成本与效益。

分布式电源接入配电网方案选择研究 第5篇

关键词：分布式电源,配电网,接入方案,发电密度,典型场景

0 引言

近年来由于资源与环境带来的问题愈加突出,可再生能源技术得到了更多的关注与研究。根据国家能源发展规划,将以“推动能源生产和利用方式变革,调整优化能源结构,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系”为目标[1,2]。同时政策导向与资金扶持进一步促进了分布式发电产业的兴起,大量分布式电源接入系统工程正在不同程度地开展。在项目建设的各个环节中,接入方案的选择与制定对分布式电源和配电网的安全运行影响重大。分布式电源接入必将对配电网产生不同程度的影响[3,4,5],如何适应分布式发电的特性,降低其不利影响,充分发挥其技术、经济和环保优势,满足可持续发展的要求是当前研究的一大焦点[6,7,8,9]。

我国幅员辽阔,自然与经济状况地区差异大,因此配电网的技术水平也存在较大差别,对分布式电源接入的适应性不同;同时不同地区分布式发电(新能源)规划建设的规模和形式不同,设计中所面对的场景多变,给方案选择带来诸多影响因素。

为此国家电网公司开展了相关专题研究并发布了分布式电源接入工程的典型设计,以指导接入系统工程设计[10,11]。但是在典型设计应用中存在诸多理解和把握的差异性,导致了方案选择的困难。为了更好地实现分布式发电与配电网的协调发展,有必要对分布式电源接入配电网的方案选择进行系统的分析与研究,确定针对不同场景接入方案制定的原则和方法,以指导分布式电源接入方案的合理选择,保证配电网安全运行和分布式发电的充分消纳。

1 分布式发电消纳的影响因素

研究分布式发电接入方式的目的在于促进其安全消纳,接入方案选择也需要从分析影响分布式发电消纳的因素入手。

1.1 配电网现状

由于经济技术等多方面因素,配电网发展具有不平衡性,不同地区、城乡之间均存在较大差异。现在基于配电网现状来分析影响分布式发电消纳的因素,主要有网架结构、负荷特性等因素。

1.1.1 网架结构与参数

网架结构与参数体现了配电网当前的供电能力,也直接影响分布式发电功率上送。在城市地区或经济发达地区,负荷需求大,网架相对坚强,表现为中压(10k V或20k V)配电站布点密集,配电台区供电半径短,线路线径较大;同时网架成环,分段较多,具有转供电能力,部分地区采用双环网配置,运行方式更加灵活。上述条件使变压器出口到用户端的电压损失较小,在负荷的峰谷时段均满足电压要求;当分布式电源接入后,即使部分时段功率返送也能够保证电压不越限、线路及变压器等不过载,为分布式发电消纳提供充分条件。

而在乡镇或偏远的农村,由于负荷密度小,在规划建设时即以相对经济的标准配置网架设备,一般情况下配电站布点稀疏,配电台区供电半径较大,线路线径较小;同时网架以辐射状为主,分段较少,不具有转供电能力,运行方式单一。上述条件使变压器出口到用户端的电压损失变化较大,在负荷高峰时段即存在低电压的风险;当分布式电源接入后,部分时段功率返送易导致末端电压抬升越限,甚至使线路及变压器满载或过载,产生运行风险,极大地限制了分布式发电的接入容量。

1.1.2 负荷分布与特性

负荷特性与地区经济发展状况及负荷类型相关,城市商业办公区及高密度住宅区负荷需求较大,分布式电源接入后易就地消纳,返送几率小,而且分布式电源接入有助于缓解设备重载和电压损失。工业园区负荷密度同样较大,而且时变特性稳定,当分布式电源容量较小或发电特性易于预测时,较易分析判断极端运行状态并针对存在问题做出应对措施。而乡镇或偏远的农村地区负荷分散,以居民负荷为主,分布式电源接入用户后部分时段电力剩余,功率返送产生的电压升高容易使末端电压超过限制,危害用电设备安全,同时易导致线路、变压器等过载。

1.2 分布式电源接入情况

分布式电源的发展速度、类型等因素同样影响着配电网对其消纳能力,必须考虑这一因素以进行方案的选择。

1.2.1 接入规模与密度

在不同地区,分布式发电的开发水平和条件存在明显差异,使其发电规模和密度也不尽相同,需要具体分析。城市地区土地资源紧张,环境影响压力大,目前以发展建筑光伏、小型风电和小容量天然气多联供为主,规模和密度相对较小。乡镇或偏远的农村地区空闲土地丰富,适合开发中小型光伏电站(几十千瓦至几兆瓦)、小型风电场(兆瓦级)、中小型资源综合利用发电厂(兆瓦级)及户用光伏发电(几千瓦)等。同时受国家和地区政策影响,部分地区分布式电源具有较大开发规模,平均密度较大,如“光伏扶贫”工程。

1.2.2 分布式电源类型

从目前分布式发电的发展形势来看,装机主要以光伏发电为主,占所有分布式发电的65%以上,资源综合利用占比约30%,其他类型仅为5%左右。光伏发电在大时间尺度上有较强的规律性而在短时具有随机性,随着发电功率预测技术的进步,已经能够对其发电进行预判。资源综合利用发电采用同步发电机形式并网,控制方式和手段均比较完备,而且发电资源可以存储,因此调度性好,可以适应电网的运行状态,为安全消纳创造条件。因此在接入设计中需要着重考虑发电具有随机特性的电源,分析存在的极端运行方式。

1.3 配电网智能化水平及规划发展情况

随着配电网相关技术和设备水平的发展,微电网技术、直流配电技术、主动配电网技术等不断进步,动态无功补偿、潮流控制、能量管理器等设备设施逐步推广应用,在规划设计、运行控制和运营方式等方面正全面提高配电网对多元化负荷和分布式电源的接纳能力。

随着配电网建设改造投资力度的加大,其薄弱环节正在逐步完善,在一次网架、设备设施、调度控制等方面逐渐获得提升。这为分布式电源接入提供了先决条件,对分布式发电开发和接入的中长期规划设计具有重要的参考价值,也是配电网与分布式发电协调发展的主要表现形式。

2 分布式电源接入方案选择原则和方法

2.1 接入方案选择原则

2.1.1 保证当前电网安全

分布式电源接入不应对原有配电网的运行和用户正常用电带来不良影响,因此选择确定接入方案时应首先以保证当前本地区配电网的运行安全为依据。当接入容量或接入点的选择导致配电设备过载、用户端电压超标时必须调整接入方案或调整接入容量。对于三相平衡供电线路,分布式发电功率返送产生的电压偏差Δu(标幺值)见式(1):

式中:Pdn为返送有功功率,k W;l为线路长度,km;R0为线路单位长度电阻,Ω/km;X0为线路单位长度电抗,Ω/km;φ为功率因数角,rad;Un为额定电压,k V。

可见线路截面小(单位长度阻抗大)、供电距离远容易产生电压越限,反之则首先受到设备载流能力限制。

2.1.2 促进分布式电源就地消纳

鼓励分布式发电的核心目的是充分利用其发电来满足当地负荷供电,以减少大规模输变电带来的电力损耗,同时大规模的功率返送对系统调度运行也将带来影响,因此分布式电源接入方案选择的第二原则为就地消纳。在方案选择时需要尽可能精确地测算发电与负荷的容量及时间特性,优先选择使发电能够在本配电台区或上一级变电站供电区域内完全消纳的方案。这一原则也体现为就近接入和灵活接入,在满足电网安全和保证消纳的基础上,可以充分利用附近配电网设施以方便灵活的方式接入,以减少接入投资和建设改造的工程量。

2.2 接入方案选择方法

选择确定分布式电源接入配电网方案是一个统筹分析发电与电网情况,互相协调、不断适应的过程,可以参考以下主要步骤。

1)分析分布式电源发展规模与地域分布。如采用集中电站模式(10k V或20k V)接入,则初步确定电站规模和位置;如采用380V(220V)低压接入,则根据发电分布和配电台区地理划分情况初步确定各台区包含的分布式电源装机容量。当不能确定分布式发电采用何种模式(中压集中或低压分散)接入时可以分别考虑不同方案类型。

2)分析分布式发电的消纳方式和范围,计算校核配电网的适应性。根据当地负荷分布、负荷特性和发电容量、发电特性分析接入台区(变电站)可能产生的最大返送功率;当总发电能够消纳时还需要计算各段线路的潮流情况并分析电压分布;如存在较大返送功率需要定量计算此时各线路的最高电压和设备荷载情况。

3)根据实际存在的问题调整接入方案。当分布式电源接入线路末端使电压不满足要求时可将并网点尽量向上级配电出口靠近以降低线路电压抬升;当设备容量不足时需要调整当前项目接入容量,分阶段并网并尽快开展配电网扩容改造。

3 典型场景及接入案例

3.1 乡村光伏扶贫接入

在国家相关政策的支撑下,光伏扶贫作为提高贫困地区人民收入的一种重要手段正在积极规划并开展实施,光伏扶贫工程具有接入规模大、发电功率密集、地区配电网相对薄弱等特点,同时当地负荷密度较小,使接入地区普遍存在功率返送的情况。针对这些特点并根据扶贫项目形式推荐采用以下接入方案。

3.1.1 户用光伏分散接入

在光伏扶贫地区, 当每户发电接入容量为2~3k W,剩余功率能够通过原有线路返送至配电变压器且电压满足要求时可以优先采用分散接入用户供电线路的方案,具有较少的投资和改造工程量。由于存在发电功率返送情况,当接入点在户表下方时需要将普通户表改造为双向记量表,当采用接入户表前端时可以不改造户表。典型的地理接线图见图1。

这种接入方案具有普遍适用性,同样可以适用于城市地区,在多户光伏发电小规模分散接入情况下采用。但是在工程设计中应注意光伏接入的三相平衡性,计算各相光伏接入容量,尽量保持容量三相均匀分布,保证用户的电能质量。

3.1.2 村级电站集中接入

当光伏项目利用空闲土地或采用分散接入不满足电压和设备载流能力要求时,需要对发电进行汇集,采取集中接入的方案。根据发电规模、地理分布和附近配电网设备设施(配电站室、线路等)的情况,接入方式可以采用专线接入配电站室和T接于线路。电压等级可以根据规模选择10k V(20k V)或380V接入,参考容量为400k W以下380V接入,2MW以上10k V(20k V)接入,是否可行还需要根据电压计算与设备载流能力综合判断。典型的接入方案见图2和图3。其中图2方案为光伏汇集并接入380V综合配电箱(配电室、箱式变压器等),图3方案为光伏升压后采用短线路就近接入10k V配电架空线路。

对于T接方案,由于T接处未配置开关设备,还应注意光伏发电接入后的故障定位与隔离,防止发电侧短路导致整条线路停电。

3.2 城市区域多分布式电源

城市地区配电网网架相对坚强,供电半径短,电压越限和设备过载问题很少,因此分布式电源接入方案应侧重方便性与灵活性,满足分布式发电就近接入、就地消纳的原则。当多种分布式电源同时接入时需要考虑其发电时变特性与调控性,对于有微电网建设改造和孤岛运行要求的用户要充分考虑能源综合利用和孤岛运行方式的可行性。光伏与分布式多联供发电接入用户配电系统的典型方案见图4。

此接入方案设计要对用户与公共电网之间的开关设备配置完善的保护与自动化功能,如发电条件允许可考虑用户孤岛运行方式。

4 结语

通过对影响分布式电源接入方式的因素进行分析,以保证电网供电安全、电能质量和就地消纳为原则,提出了分布式电源接入配电网方案选择及制定的一般方法和步骤。针对分布式电源接入城市和乡镇(村)的典型场景推荐了适应分布式发电发展模式和配电网现状的接入方案,为设计人员在实践中灵活应用典型设计提供参考。

分布式电源接入对电网的影响分析 第6篇

最近几年, 在可持续发展理念的影响下, 低碳经济逐渐成为我国经济发展的主导方向, 电力部门在保证配网工程建设质量的同时, 逐步引入了分布式发电技术, 同时出台了相关政策和法规, 为分布式发电产业的发展奠定了良好的基础。在这种情况下, 分布式电源在配网中的接入越发频繁, 对于电网也产生了一定的影响。

1 分布式电源概述

分布式电源, 是指功率为数十千瓦到几十兆瓦的小型模块式、与环境兼容的独立电源。这些电源的所有者为电力部门、电力用户或者第三方, 可以满足电力系统和用户的特定要求, 如调峰、为边缘用户提供电力能源等。根据发电类型的不同, 可以将分布式电源分为小水电、光伏发电、生物发电以及风电等, 相比较常规的火电而言, 分布式电源对于环境的污染小, 能量利用率高, 而相比较大型水电而言, 分布式小水电的成本投入少, 建设速度快, 而且更加灵活。通过与配电网的相互连接, 可以有效增加配网裕度, 提升电力系统供电的可靠性。

2 分布式电源接入对于电网的影响

2.1 有利影响

一是能够解决偏远地区用电难的问题。在我国部分农村地区和偏远山区, 地广人稀, 构建规模化的集中供电网得不偿失, 在这种情况下, 分布式电源的接入能够有效弥补电网供电的局限性, 对农民用电难的问题进行解决;二是能够提升供电的可靠性[1]。部分工业企业或者科研单位对于供电的可靠性要求较高, 一旦出现停电, 可能会造成难以估量的损失。对此, 可以在电网中接入分布式电源, 将其作为备用机组, 确保在出现事故断电时能够持续供电, 提升供电的可靠性和连续性;三是能够有效减低电力系统的损耗。相关研究表明, 在电网中, 损耗的主要来源是系统潮流, 而分布式电源在影响系统潮流分布的同时, 必然也会影响电网的损耗。相比较而言, 分布式电源的分布更加广泛、装机容量小, 而且并网电压低, 基本上产生的电能都能够就地消耗。通过对电源布局的优化, 能够减少配网功率输送, 从而降低电能在传输环节的损耗。

2.2 不利影响

(1) 对电能质量的影响:分布式电源在接入到电网中后, 会带来相应的谐波问题, 谐波的来源可能是分布式电源本身, 也可能是其中应用的部分电力电子设备。一般情况下, 谐波干扰的程序与电网短路容量以及变流器的结构、滤波器的设置情况密切相关, 在分布式电源接入到电网后, 可以说其既是电源, 同时也是一种新的负载, 如果其能够满足微网内负载供电时向配网送电, 则呈现出电源的特性, 反之, 则表现为负载。针对这种情况, 应该在谐波电压水平相对较高的母线上, 安装滤波器, 实现对谐波电压的抑制;而如果分布式电源为光伏发电系统, 则可以引入多功能逆变器, 并在逆变器中加入并联有源滤波器, 配合电压最大功率点跟踪控制策略, 确保逆变器输出电流的稳定性, 从而减少谐波电压对于电网的影响。

(2) 对电网安全的影响:在分布式电源接入到配网后, 故障电流的大小和方向都会出现一定的变化, 给继电保护的定值整定工作带来一定的难度。一方面, 分布式电源提供的故障电流降低了线路本身保护的检测电流, 导致保护无法正常启动, 在发生故障时不能及时对故障线路进行切除, 另一方面, 各类分布式电源的存在, 会导致电网故障水平出现相应的变化, 而不同的接入位置也会引发不同的影响, 总的来讲, 在接入微网后, 线路保护的范围或者灵敏度会有所减小, 需要重新设置[2]。

(3) 对电网规划的影响:一方面, 在电网规划区域内, 用户可能会根据自身的实际需求, 安装相应的分布式电源, 其会与产生的电力负荷相互抵消, 从而影响规划区负荷增长情况, 导致技术人员难以对电力负荷的空间分布和增长情况进行准确预测;另一方面, 在电网规划区域内, 电力用户在进行分布式电源的安装时, 往往都是从自身的便利性考虑, 因此电源的安装点并不确定, 加上风电、光伏发电等可再生能源输出的电能容易受到气候条件的影响, 存在着很大的不确定性, 无法提供持续的电力保证, 会导致区域内变电站的选址、配网接线等工作变得更加复杂。

3 分布式电源接入对电网影响的应对策略

立足分布式电源接入对于电网的不利影响, 电力技术人员应该重视起来, 从实际情况出发, 采取切实有效的措施, 确保电网的安全稳定运行。一方面, 考虑到分布式电源本身设备简单、启动迅速等有点, 当微网处于过渡状态时, 可以结合分布式快速供电, 确保各个子系统独立启动后, 逐步将电网连接成一个统一的整体, 确保电网的正常运行, 提升其在遭遇故障后的自愈能力。同时, 考虑到分布式电源运行方式的灵活性, 可以将其与配网分离开来, 实现小范围独立电网供电, 能够有效提升配网运行的可靠性和灵活性。另一方面, 应该加强对于电网的可靠控制, 针对分布式电源的影响, 采取相应的控制策略, 如设置滤波器、逆变器等, 确保配网的运行状态始终在控制之下, 从而确保其安全稳定运行[3]。

4 结语

总而言之, 在电网中接入分布式电源, 能够直接向负荷供电, 减轻网络潮流, 降低电网损耗, 保证供电的可靠性。不过, 分布式电源的接入也会给电网带来一些不利影响, 需要电力技术人员做好分布式电源与电网规划的相互协调和有效衔接, 对分布式电源的并网问题进行规范, 保证电力系统运行的稳定性和可靠性。

摘要：在电力系统建设中, 分布式电源属于一个比较新颖的概念, 其主要是通过在电网中建立独立发电单元的方式, 可进行负荷供电, 同时可以与外界电网保持能量交换, 将分布式电源接入电网, 既有有利影响, 也有不利影响, 必须得到电力技术人员的重视。本文结合分布式电源的概念, 分析了其接入对电网的影响, 并提出了有效的应对策略。

关键词：分布式电源,电网,影响

参考文献

[1]马伟.分布式电源接入对电网的影响分析与对策[J].电子技术与软件工程, 2014 (18) :177.

[2]孙一奇.分布式电源接入对电网的影响[J].科技情报开发与经济, 2011, 21 (33) :197-199.

分布式能源接入 第7篇

关键词：分布式发电,配电网,现有保护,改进方案

0引言

分布式发电 (DG) 是一种新兴的电力电源技术, 它的出现是我们的可持续发展政策与科技技术进步的结果。DG的容量较小, 容量一般在几个千瓦到几兆瓦范围之间, 通常有动力装置、风力发电机、太阳能电池、燃料电池等。大多数的DG距离负载不远, 这样减少了传输过程中的损耗, 方便了用户, 使得供电更可靠, 因此具有利用率高、耗损小、环保、运行灵活, 经济性比较好等特点。

1 DG接入对配电网保护的影响

我国的配电网还存在有较多的单辐射型线路, 并且它们的保护大多采用三段电流保护:瞬时电流保护、定时限电流速断保护和过电流保护。因为DG接入, 结构和潮流都发生了变化。发生故障时的短路情况也会发生改变。因此亟需研究新的技术方案解决这些问题。

2分布式发电条件下现有保护方案研究

现有保护方案:

2.1在传统方法上保护的改进

DG频繁的投切会影响过电流保护的性能。文章[1]模拟了大量的仿真, 得出两种情况下 (投入和退出DG) 的短路电流的特性图, 进而提出一种自适应的保护方案来分别设定反时限过电流保护的定值。

2.2利用人工智能技术实现的保护方法

这种方法可以通过建立简单的模型来模拟人的思维。将这种方法运用到配电网的保护上, 可以同步处理大规模大范围的配网信息, 对部分信息也有较好的鲁棒性[2]。

2.3利用暂态保护的保护方法

暂态保护是指利用传感器接收并处理配网的故障暂态信息来进行的保护。但是可能会受到传感器频宽的限制而得不到关键的信息[3]。

2.4基于广域信息的保护方法

这种保护方法是收集开关处的电气量或者其它的状态量的信息, 通过相互交换的方式, 对配网中的多点信息充分利用, 从而更准确、可靠地定位故障。

3对现有馈线保护的改进方案

由于上一章的几类保护一旦通讯出现问题, 保护也将失效。因此需要研究改进保护方案。

(1) DG的接入后, 它与原系统电源之间的各段线路相当于双电源系统。因此, 为确保保护的选择性, 需要在这些上游线路两侧均装设方向性的三段式电流保护;由于注入DG的容量不同而使助增电流的大小不定, 所以也要考虑DG下游的各线路的保护需要重新进行整定。

(2) 需要在DG下游用到前加速重合闸, 而Es与DG之间不用装前加速重合闸。这是由于如果瞬时性故障发生在DG下游第一条线路上时, 会可能因为重合闸的断开注入的短路电流而扩大停电范围。

(3) 随着DG频繁的投切而保护重新整定;或者原保护达不到快速准确地切除故障的时候, 考虑采用例如光纤纵联保护、光纤分相差动保护等这样的方法。

4主要结论

研究了DG接入配网后对原有保护系统的影响, 并经过分析提出改进的方案。

(1) 介绍了DG的技术及其优势, 简单分析了分布式电源接入对配电系统的影响。

(2) 如为判断DG上游线路两侧是哪侧出现故障, 所以两侧都要有方向性的保护装置;为防止扩大供电范围只在DG下游安装前加速重合闸装置等。

参考文献

[1]Mesut Baran, Ismail El-Markabi.Adaptive over current protection for distribution feeders with distributed generators.IEEE PES Power Systems Conference and Exposition, New York, America, 2004:71-719.

[2]尹星光, 基于人工神经网络自适应距离保护的研究:[硕士学位论文].广西大学, 2002.

分布式能源接入 第8篇

中国电力企业联合会发布一季度《全国电力供需与经济运行形势分析预测报告》,称受电煤供需矛盾等结构性影响,全年全国电力供需形势将“总体偏紧”,局部地区“持续偏紧”,而“十二五”中期更将可能出现大范围缺电难题。电煤资源的紧缺给分布式电源的应用及大范围的接入主网提供了需求。以前的分布式电源只是供本地用户的需求,是独立运行的。未来智能电网发展要求在分布式电源有充足的电能供应时应不失时机的并入主网。在并网结构上,分布式电源有通过逆变器并网与直接并网两种方式,无论采用哪种方式都要保证并网的时候要满足最基本的要求:保证所引起的配电网电压偏移不超过允许的范围;保证电能质量合格,所引起的电压骤升、骤降、闪变、谐波不超过规定值。这样才能合理的并网,减少负面影响。

1 检同期装置硬件原理

目前,电力系统的并网方式按两并列系统之间的关系可分为两种情况:差频并网方式和同频并网方式。差频并网是指分布式发电机与主网并网或已解列两系统间联络线的同步并网,是两个电气上没有联系的电力系统并网[1]。同频并网是指断路器两侧电源在电气上原已存在联系的两部分系统,通过并列点再连通的操作。针对分布式电源的并网由于并列点两侧的电压相近、频率相近,两电源之间的功角在不断变化,所以是差频并网。准同期并网的目的是:在断路器并列操作时使冲击电流尽可能小;对电网产生的扰动尽可能小;对分布式发电装置的损伤尽可能小。

检同期装置处于分布式电源逆变器和主网之间,主要控制断路器的开合,在配网装置三遥功能基础上完成检同期任务。

遥测电路负责高速采集两侧电网信号,经AD芯片变换后送入LPC2468中进行实时计算电网参数,供系统做出并网判决。遥信电路负责监测断路器状态和两侧电网孤网或者并网运行状况;遥控电路负责发出断路器实时投切信号与分布式电源中频率、电压等的调控信号。从两侧电网采集到的电压信号要经过一次、二次电压互感器转变为可供装置芯片承受的信号,由于ARM片上AD采样路数和速率有限,在此外加AD7606采样芯片,它是16位8路的并行AD芯片,最高采样速率可达200 k/s,大大提高转换速率;装置原理如图1所示:

2 同期检测的条件

为了使并网时分布式电源不对主网产生过大的冲击电流和电压骤变,必须满足[2]:

(1)分布式电源的电压幅值等于电网电压的幅值,且波形致;

(2)分布式电源的频率近似等于电网的频率;

(3)分布式电源的三相电压相序与电网的相序一致;

(4)合闸瞬间分布式电源的电压相位与电网电压的相位相同。

本装置要依次满足三个条件才能并网:

(1)0 Hz<fD-fS0.5 Hz;即两侧频差小于0.5 Hz;

(2)UDM-USM5%USM;即两侧电压幅值差小于主网幅值的5%;

(3)φD-φS≈Δφk;即两侧相角差要近似等于导前相角。

3 合闸同期参数的获取

由同期并网的条件来看,两侧电压幅值,频率与相位是必须要获取的,特别是两侧瞬时相位,它是影响并网成功与否关键,必须要通过实时算法捕获两侧电压相位差为零的时刻来完成平滑的并网操作。

由于分布式电源逆变器端输出是频率基本稳定的正弦信号,所以建立正弦信号模型[3]:

分布式电源侧电压:UD=UDMsin(ωDt+φD0);主网侧电压:US=USMsin(ωSt+φS0);每个采样点的表达式为:u=UMsin(ωt+φ0)=UMsinφ,对其求导,得:u'=ωUMcos(ωt+φ0)=ωUMcosφ,则:

所以要想求出信号的幅值和相角,就必须知道信号的频率和一个采样值的导数[4]。

3.1 频率的测量

先通过测频测量电路获取两侧电压的频率[5],如图2所示。其中Ud为二次PT转换过来的低压正弦信号,经过肖基特二极管限压、RC滤波、差分过零比较后转化为方波信号[6],然后输入ARM中,通过计算信号相邻两个过零点的时间获得电压周期与频率,每过一次零点更新一次信号频率。

3.2 测量点导数的获取

假设三个相邻的采样点u1、u2、u3,其中u2点的导数可由与其相邻两个采样点u1和u3差分近似求得:

尽可能的小。

这样从每采样三个点就可以计算一次电压幅值UM=槡u2+(uω')2和相位φ=arctan(uu'ω),而相角的所在象限则通过三个采样值的大小确定[7],如表1。

由于分布式电源侧的电压信号的频率和幅值变化都很缓慢,所以半个周期更新一次频率值和电压幅值,三个采样值计算一次实时相位角。

4 合闸时间的准确判据

得到了两侧电网的参数之后,就可以据此判断并网时机,但是我们不能在φD=φS才并网,这是因为从装置发出合闸命令到断路器正式闭合要有一个固定的时间。也就是导前时间tk,这个时间可由装置执行任务之前由计数器计时装置发出合闸命令到遥信电路测量到断路器已闭合的时间为准。也就是必须在φD=φS出现时刻之前就应发出合闸命令,可以利用最小二乘法模拟相角差曲线,预测相角差零点时间,提前tk并网。但是这种方法计算复杂,需要数据窗长,不适合快速并网[8]。设应并网时刻的两侧相角差为Δφk,它是tk的函数,用麦克劳林级数展开,得:

取前两项:

ω's=ΔTΔωS,可以由相邻两次滑差频率的变化求得。

φD-φS=Δφ为计算得到的两侧相位差,当Δφ-Δφk(fc1 080 fD-fs)°就可以发出并网命令,其中fc是AD芯片的采样频率,fD-fs为两侧电网的瞬时频差。如果相位差是在增大的话,则应在Δφ<Δφk时并网;如相位差是在减小的话,则应在Δφ>Δφk是并网。

5 检同期装置的软件设计

检同期装置不像一般的保护装置而对实时性的要求很高,所以在嵌入式实时操作系统的多任务基础上可以很好的完成装置功能的实现[9]。装置的任务分为:主任务、频率检测任务、电压幅值和相位计算任务、导前相角计算任务。主任务流程图如图3所示。

(1)主任务:首先要确定分布式电源端有没有并网的需求,主网有没有接纳该分布式电源的能力;然后查看断路器的状态,确认两侧电网是否断开;然后调用频率检测任务比较两侧频率的大小,如果频率差超出范围,则发出调节频率的信号供分布式电源端调整;如在允许范围内则调用电压幅值和相角计算任务,比较电压是否越限,如越限则发调压命令,否则调用当前导前角的值,对比相角差和导前相角,如满足条件就可可发合闸命令;

(2)频率检测任务:通过片内计时器计时方波的相邻两个过零点的时间,计算出频率瞬时值,并保存相邻两次频率值,供其他程序调用;

(3)电压幅值和相位计算任务:先从AD输出端获取记录三次采样的值,优先计算瞬时相位,而电压值的计算则在频率更新的时候才计算;

(4)导前相角计算任务:从频率采样任务获取两侧电网的相邻两次的频率,带入导前相角计算公式,这个值的计算是由两侧频率都有更新时才计算一次。

6 性能分析与总结

本装置的优点在于:采用了基于ARM的嵌入式系统设计,采用高速的AD采样芯片,保证了信号的实时采集;计算相位的数据窗只要三个采样点,这大大提高了合闸的精度,不必再用复杂的数据采集算法[10]和预测相角差为零的算法。

但是装置也有一定的缺点与局限性:首先,由于采用了片外AD芯片,成本提高了,而且计算精度极大地依赖于它;其次,导数算法的模型是纯的正弦模型,虽然分布式电源的逆变器输出和主网电压大部分时间是正弦波,但难免会出现一些畸变,这会影响装置对合闸时间的判断,而且在并网的时候需要判断的是整体波形,而其他复杂的基于周期模型甚至随机模型的算法由于计算复杂或者信息过少,没有太多的实用性;最后是精度问题,由于频率和相位都是半个周期测一次,没有真正的做到实时测量,会产生一定的误差,但考虑到频率和幅值都是连续的缓慢变化,所以影响不大,至于相位,由于采用三个采样点计算中间一个的相位,会有一个采样点的相位误差,所以可以采样修正误差方法提前(f360 fDc-fs)4°并网。经过修正的合闸误差相角可达0.43°。

基于三遥功能和导数算法的分布式电源检同期装置可以很好的为分布式电源接入主网提供保障,实现分布式电源机组安全可靠、准确、快速地投入,确保系统的可靠、经济运行和发电机组的安全。除此之外装置还可以加入分布式电源保护功能,对分布式电源的各种运行情况进行监控,提高分布式电源投切操作的准确性、快速性和可靠性,对于系统的可靠运行具有很大的现实意义。

参考文献

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[3]钱可弹,李常青.电力系统微机保护算法综合性能研究.电力自动化设备,2005;25(5):43—45

[4]罗洪广.微机保护算法综合性能分析.成都:西南交通大学,2006

[5]蒋炜华,张志成.自动准同期并网实验装置的设计.河南机电高等专科学校学报,2010;18(2):11—14

[6]朱敏,胡奕涛,胡泳芬.一种变电站同期操作的新算法.南昌水专学报,2003;22(3):51—53

[7]陈小桥,周水斌,王先培,等.一种新的相位(差)算法及其在自动准同期中的应用.武汉大学学报(工学版),2003;36(6):96—99

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[9]尚磊.数字式自准同期并网装置的研制.南宁:广西大学,2007