面向光伏配电网监控系统的安全性监测评估

面向光伏配电网监控系统的安全性监测评估

李东峰

国电科学技术研究院有限公司江苏南京210046

摘要：近年来，光伏发电在电力工业中所占的比重在不断加大。随着不断发展的光伏发电大规模并网，分布式光伏并网的安全性研究越来越重要。大量的分布式光伏接入配电网，将传统的电网信号转化为多端口电网，潮流的方向也随着变为多个方向。光伏发电具有波动性、低密度性和自适应调节能力，其发电受温度、辐照度等因素的影响。输出功率的波动性和随机性较大，对配电网的安全运行有着重要的影响。因此，研究分布式模块化光伏接入配电网的安全性具有重要意义。目前，分布式光伏发电接入配电网的安全性研究大多是基于故障后的分析。本文提出了一种静态安全评价指标体系，利用OpenDSS对光伏发电的随机性进行仿真。

关键词：面向光伏；配电网；监控系统；安全性；监测评估

1静态安全评价指标体系

配电网静态安全性是用于判断在某些工作条件下是否发生过电压、线路和元件过载等异常状态。本文从供电安全、电压质量和网络损耗等方面对静态安全进行评估。首先，计算正常运行率指标。确保配电网络系统处于正常运行状态，然后通过其他指标对电压质量和网络损耗进行评估。光伏并网改变了配电网的潮流，由于馈线传输功率的降低和光伏发电所产生的无功功率增加，节点电压将增加，电压波动将发生变化。因此本文主要从电压波动率的角度对电压质量进行测量。当光伏接入不同配电网的容量、位置、分散度和功率因数时，线路的有功功率和无功功率变化很大，这是由于系统潮流的网损将不可避免地受到光伏接入的影响。网损指标包括功率损耗百分比和网损的缓解程度。网损的缓解程度反映了不同接入条件下网损的改善水平。静态安全性指标体系如图1所示。

其中，时间Irr和T作为区域中第二季度一天的光伏模型的动态气象参数。

2.2配电网模型

在本文中，使用某个区域实际的配电网结构进行仿真研究。根据径向链式分布网络结构，将沿馈线的每个集中负载视为节点并进行编号。考虑到导致正序和零序电阻的不同类型的输电线路，正序和零序电抗、线路的正序和零序电容及其参数不同，不同类型的输电线路连接点视为一个节点。开始处的变电站标记为N1。简化的配电网络模型如图2所示。

图2配电网简化模型

设定起始电压为10．5kV，三相线路和负荷参数为某一地区的实际数据。假设线路的各相位阻抗和节点的各相位负荷是对称的，在此基础上计算光伏接入配电网后的随机潮流。

2.3光伏并网发电场景

为了获得合理的规划建议，本文设计了光伏接入配电网的典型场景。一方面，考虑到光伏系统的内部因素，光伏系统的输出功率主要取决于气象参数确定时的容量和功率因数。另一方面，考虑到光伏与配电网的关系，输出功率还取决于并网位置和分散程度。典型的场景设计如图3所示。

图3光伏接入配电网的典型场景

3仿真分析

利用OpenDSS对配电网系统进行建模和仿真。在不同的光伏接入条件下计算配电网的潮流和评估指标。然后分析不同光伏并网的配电网系统对静态安全性的影响。光伏系统的输出功率受辐照度的影响很大，因此在12点的潮流和网络损耗来计算正常运行率和网络损耗指标，电压波动是定时值。

在配电网中，将不同的光伏容量接入N19，设置PF=1。①正常运行率如图4所示，光伏系统容量对配电网正常运行率有很大影响。正常运行率随光伏容量的增加而减小，可以满足更多的负荷需求，电流变小并且可以减少线路损耗。但线路18与光伏接入点连接，其正常运行率随着容量的增加而变大，因此光伏的容量不应太大，以避免光伏结电流超过正常允许电流。

参考文献

[1]冷剑,谢文.分布式光伏发电对配电网供电电压的影响研究[J].通讯世界,2017(24):267-268.

[2]郑鸿城.探讨分布式光伏发电瞬时功率对配电网系统的影响[J].低碳世界,2017(36):95-96.