光伏分布式发电系统并网对农网馈线电压的影响及其保护

王言方��

摘要：光伏分布式发电系统并网的接入位置、功率、因数以及容量对农网馈线的电压影响较大，同时影响并网后不同节点产生的电压值。因此，为探究并网位置与线路末端的距离对电能质量的影响，作者结合自身工作经验，对光伏分布式发电系统并网对农网馈线电压的影响及其保护进行研究分析，以期得出相关结论。

关键词：光伏分布式；发电系统；农网馈线电压

随着时代不断发展，合理的利用分布式光伏发电系统解决农网低电压问题，是当前电力企业的主要发展方向，以提升农网电压质量。当前，由于我国太阳能资源开发利用效率不断提升，使光伏发电在电能生产中所占比例不断升高，对传统的电力系统多方面都产生深远影响，例如，在电能质量稳定、继电保护等方面。

一、光伏分布式发电系统并网工作原理

光伏分布式发电系统通常由并网逆变器、太阳能电池以及各类组件等组成，部分特殊系统还包括汇流箱、监控设备、运行显示设备以及数据交换设备等。系统工作原理是将太阳能电池阵列产生的直流电利用并网逆变器转换为交流电，从而将电能输送到电网中。

二、光伏分布式发电系统并网对农网馈线电压的影响

在光伏分布式发电系统并网时，影响农网馈线电压因素主要包括以下几点：光伏分布式发电系统并网接入点、光伏分布式发电系统并网功率因数以及光伏分布式发电系统容量。

（一）系统容量对电压的影响

当光伏分布式发电系统容量不同时，对农网馈线电压的影响存在一定的差异。在标准范围内，发电系统的容量与农网馈线电压成正比，即，分布式光伏发电系统的总容量越大，馈线电压越大。但随着光伏分布式发电系统的接入，会伴随着系统容量输入，降低并网前端的容量需求，利用电压器减少为主馈线的传输容量，升高前端馈线电压。以此可知，馈线电压会随着光伏分布式发电系统的电容量变化而变化[1]。

（二）系统功率对电压的影响

系统功率因数的改变，是影响农网馈线电压的因素之一，例如，利用并网逆变器进行并网，可以使系统功率因数不同，功率因数的滞后与超前，都会对电压曲线产生较大影响。当利用并网逆变器使功率因数滞后运行时，可使农网馈线电压数值提升，二者之间形成正比，即，系统功率越大，农网馈线电压越大；当利用并网逆变器使功率因数超前运行时，会导致农网馈线电压数值降低，二者形成反比，即，系统功率越小，农网馈线电压越大。

（三）系统接入点对电压的影响

在功率因数与系统总容量不变的光伏分布式发电系统中，当系统接入点靠近总馈线始端时，电压曲线变化较小，反之，当系统接入点靠近总馈线末端时，电压曲线变化较大，因此可知，在主变压器末端进行并网时，可以有效的提升整体电压。

三、光伏分布式发电系统并网的保护措施

（一）研究太阳能发电系统接入公共电网监控设施

在光伏分布式发电系统并网过程中，由于DG系统的输出功率不断变化，直接影响逆变器中电力电子元件产生的谐波量，使谐波量不断增加。并且，由于单向逆变器的使用，导致电网三相出现不平衡，在光伏分布式发电系统单形式并网下更加突出。因此，应加大力度研究太阳能发电系统接入公共电网的监控设施，改变光伏分布式发电系统并网后的原配电系统的故障特征，将故障后的各电气点进行多样变化，以保证工作人员快速进行保护措施，尽量减少线路故障带来的损失和影响，第一时间恢复供电。

（二）完善当前光伏分布式发电系统并网的技术规范

加强光伏分布式发电系统并网时的有序化、规范化以及标准化，完善我国光伏分布式发电系统并网技术规范与标准，保证在实际并网工作中，不受外力因素影响，降低安全事故的发生几率，保证电力企业的经济效益。同时，相关部门还应完善DG系统运行调整参数策略标准、并网运行参数规范标准、相关技术标准、大电网影响扰动技术标准以及用户电能质量标准等，以保证我国光伏分布式发电系统并网工作顺利进行。

（三）利用光伏并网逆变器进行保护

充分利用光伏逆变器，可以有效的保护光伏分布式发电系统在并网时不受影响。当并网线路出现故障或者掉电时，相关光伏并网逆变器会对电网的相关频率、相位以及幅值进行测量，同时停止工作；當光伏分布式发电系统出现故障时，相关光伏并网逆变器会利用短路短延时、过载长延时以及短路瞬时保护等功能，立即将光伏发电系统从配电网中切除，以保护电网不受影响。并且，光伏发电系统自身应具备相应的过载保护、瞬时停电保护、接地保护以及瞬时过电流保护等保护功能。

（四）应用光伏逆变器低电压穿越技术

低电压穿越技术采用快速电压电流闭环算法，其本身具有稳定可靠的低压穿越功能。例如，当电网电压瞬间跌落时，未采用低压穿越技术的光伏逆变器会出现过电流现象，从而导致逆变器切除电网，而采用低压穿越技术的光伏逆变器，可以利用瞬时电流和瞬时电压算法，在极短的时间内计算出电流实际变化和电压跌落值，从而调整输出电压的相角与幅值，改变输出电流的大小，保证电压跌落瞬间光伏逆变器正常工作。并且，在计算出电压值后，光伏逆变器可以将电网电压与低压穿越电压相比较，如电网电压在规定范围内，光伏逆变器正常工作，反之，光伏逆变器停止工作并发出警报[2]。

（五）应用光伏发电系统防孤岛效应技术

在光伏逆变器检测过程中，其主要检测方法分为两种，一种是主动式检测方方，另一种是被动式检测方法。主动式检测方法是指，通过逆变器内部电路，定时对电网进行小信号干扰，通过收集反馈回来的信息，利用逆变器自身的处理器对电网是否出现失电现象进行判断；被动检测方法是指，通过实时监测电网内部电压的幅值、相位以及频率等，收集相关参数变化，并在逆变器内部进行处理计算，从而防止孤岛效应发生。

四、结论

综上所述，作者通过对光伏分布式发电系统并网对农网馈线电压影响的研究，明确光伏发电系统的功率因数、容量以及接入位置对末端电压的直接影响，为我国光伏分布式发电系统并网提供相关依据证明。但在实际的并网过程中，还存在一些不足之处，需要相关人员不断完善，以保证我国电网安全稳定运行。

参考文献：

[1]杨成鹏.光伏分布式发电系统并网对农网馈线电压的影响及其保护研究[D].华北电力大学，2015.

[2]杨成鹏.光伏分布式发电系统并网对农网馈线电压影响及自身保护研究分析[J].科技资讯，2016，1210：102.

作者简介：王言方（1991），男，安徽安庆人，本科，研究方向：电力系统及其自动化