分布式电源对配电网的影响探究

任健铭+王星星

【摘要】：针对分布式电源大规模接入到配电网中对配电网造成广泛的影响及传统实验教学的不足等问题，构建了综合性、开放性的主动配电网实验平台，主要包括交流微网系统、直流微网动模系统、配网动模系统和能量管理系统。介绍了实验平台建设的背景、构建方案及实验平台用途。该平台为研究分布式电源接入配电网产生的稳定性及能源优化系列问题提供了实验研究支撑，改善了实验条件，促进了实验教学的改革，可满足本科生和研究生实验探究、课题研究及课程设计等多层次的需求。

【关键词】：分布式电源；配电网；可靠性评估；解决措施；电力系统

引言

分布式发电技术具有改善电能质量、降低终端用户费用、系统供电可靠性高以及线路损耗低等方面的特点。分布式电源主要包括太阳能、风能等可再生能源发电以及燃料电池、微型燃气轮机等非可再生能源发电两种，在分布式电源与配电网大量连接后，电网节点电压以及去路潮流会发生比较大的变化，若分布式电源容量与位置不相匹配，很有可能会造成系统网损方面的问题。因此，有关单位需要综合运用各种手段对分布式电源的合理配置进行专门的研究与优化。

1、含DG配电网特性分析

根据线路始端故障电流会随着故障点位置不同而发生改变的原理，本文提出一种利用本地信息量的保护方案，仅在馈线始端装设一套电流保护，线路中发生故障均由始端保护判断故障区域，并将决策信息发送给下游各段保护装置，即馈线的所有保护装置均由始端保护控制。

2、分布式电源对配电网造成的影响分析

2.1对电能质量的影响

电能质量的基本指标是电压应该保持在允许变化的范围内，但是分布式电源的介入，使得配电网的电压分布产生相应的变化。为了方便就近用电，分布式电源一般被安装在用户周边，这样容易造成配电网的投入和切除时发生电压波动。分布式电源并网引起的电压波动的主要原因在于分布式电源输出功率的波动，输出功率的波动还可能引起频率的波动。配电网的系统多采用辐射式的拓扑结构，通常情况下，电压随着电线逐渐走向降低。分布式电源的接入会造成配电网潮流的大小和方向发生巨大波动从而影响配电网，配电网发生潮流双向流动的可能性会增大。这是由于分布式电源会产生大量的谐波，在接入配电源时相当于混入一个个的谐波源，同时分布式电源在并入配电网的过程中由于变流器等电力设备的使用也会产生谐波。分布式发电中的谐波与间谐波主要来源于变流器。

2.2影响配电网的故障检修

在配电网建设中接入分布式光伏，当配电网发生故障需要维修时，分布式光伏发电系统很可能会与其周边的负载结合，孤岛供电系统就会因此而形成。如果这种孤岛供电系统出现非正常情况，会严重威胁电力维修人员的安全，用户所需的电能质量也无法得到保证。

2.3对配电网系统运行可靠性的影响

通常来说，分布式电源在配电网中对系统的安全和可靠性影响要从两个方面讨论：一方面是分布式电源能够为配电网消除一部分的过载，从而提高电网的传输容量，以便于合理规划提高和改善系统电压的水平；另一方面是电网故障導致配电网不能联网运行的情况下，分布式电源的低电压穿越能力能够预防电压骤降，从而提高系统的调节能力，对系统电压进行合理的调整。分布式电源与继电保护设备之间的配合在一定程度上极大地影响着系统的可靠性和安全性，如果两者之间配合不好，容易导致继电装置发生重合闸等故障使得用户停电，这样无疑降低了系统的安全性和可靠性。

3、分布式电源对配电网影响的应对措施

3.1最优保存策略

采用了“轮盘赌”的基本思想，通过适应度函数值选择优质个体而抛弃劣质个体，同时采用了最优保存的策略，将种群中适应度最高的个体直接复制到下一代中，不进行交叉和变异操作。最优保存策略使群体在解空间上有较好的分散性，避免了传统轮盘赌选择法存在的超强个体和封闭竞争，保证了下一代个体有较好的适应度，并使每代最优解不被交叉和变异操作破坏，确保算法收敛的可靠性。

3.2用遗传算法求解

遗传算法能够对生物界自然遗传机制和自然选择机制进行分析，在可靠性评估以及规划等斋的工作中得到了广泛的应用。在对分布电源安装方法进行分析与设计的过程中，可以融入遗传算法的有关理论。设计人员可以基于标准遗传算法，采用保留策略，于本代中直接使用上一代中的部分优秀个体，结合选择操作法，结以往所采用的变异算子与处适应性交叉进行改进。通过智能重量分析仪来优化分布式电源在配电网中的分布，首先需要输入各项原始数据，对电源空间与安装位置进行编码；其次，完成初始化种群操作，计算随机潮流，舍去无法满足约束条件的计算结果，得出pop_size个初代种群；第三，对个体的适应度进行计算，保留初代种群，不经过变异算子与交叉处理，将初代若干优秀个体直接复制到下一代；第四，通过轮盘赌选择算子完成选择处理，完成多变异位自适应变异与处适应交叉操作，得到随机潮流，舍去无法满足约束条件的计算结果，产生新一代种群，对个体适应度进行重新计算，对种群进行更新；最后，对第三、第四步骤进行重复操作，起至最大迭代次数。

3.3合理的分布式电源接入方案

在对负荷供电时，能够持续向小部分的负荷进行供电工作，从而提高供电系统的安全性和可靠性，并且合理的设计方案和布局能够将分布式电源接入配电网并尽可能地降低对原系统的冲击。

结语

分布式光伏发电系统与配电网交互影响仿真探究结果显示，理想电网条件的谐波仿真结果中。含分布式光伏发电系统的配电网中，单独接入的谐波电流的矢量和多点接入的各节点谐波电流基本一致。光伏接入配电网的位置不同时，接入点的谐波电流近似相等，接入点的谐波电压差异较大，谐波电压随着等效阻抗增大而增大。绝大部分谐波电流通过配电网主干线流入公共电网。非理想电网条件的谐波仿真中，电网背景谐波次数越多，光伏输出增大的谐波次数越多。零序谐波为中心，负序谐波与正序谐波存在相互影响。非理想电网条件的谐波对光伏逆变器控制性具有更严格的要求。

【参考文献】：

[1]黄大为，潘波.考虑DG接入位置和容量的配电网保护综合改进方案[J].电力系统保护与控制，2016，44（17）：64-70.

[2]许轩，陆于平.含DG配网电流幅值差异化保护方案[J].电工技术学报，2015，30（18）：164-140.endprint