光伏电站对配电网安全的影响和防范措施

光伏电站对配电网安全的影响和防范措

施摘要：近年来，我国大力倡导环境保护型、资源节约型电力系统建设，实现了配电网中水力发电、风力发电、光伏发电等的大规模接入。在光伏电站与低压配电网同规划过程中，最大限度消除由光伏发电中电压波动、潮流谐波等产生的负面影响，使低压配电网安全、稳定运行。基于此，本文主要分析了光伏电站对配电网安全的影响和防范措施。关键词：光伏电站；配电网安全；影响；防范措施引言光伏电站并网给配电网安全运行和电网的调峰带来严峻考验，特别是并网后产生的双向电流，对配电网的规划和运行都会产生不利影响。因此，要加快智能配电网建设，通过配电网自动化的应用，自动计算潮流，自动分析隔离故障，为光伏电站并网创造有利的技术条件和并网环境。1光伏电站对配电网安全运行产生的影响1.1对电能质量的影响受光照因素的影响，光伏电站运行过程中通过逆变器后的电压容易产生波动，尤其是在光照强度变化较为显著的区域，发电过程中的有功功率和无功功率差异较大。而低压配电网电压一般较为稳定，一旦光伏电站接入，就很容易出现由接入电压波动、负荷不匹配等造成的电压失衡⑴1.2导致电压波动和闪变光伏电站的输出功率随天气的变化而变化，当输出功率突变时，会造成配电网线路电压波动和闪变；光伏电源在并入与退出配电网系统的瞬间，输出功率的突变也容易引发配电网系统的电压发生波动与闪变。其产生的影响大小与光伏电站的容量、并网位置密切相关。光伏电站并网后，线路电压有所提高。当并网容量超过线路最大负载或线路低谷负荷运行时，线路末端电压将超出规定范围，影响电网安全运行。在配电网中，电压随着负荷的变化而变化。而光伏电站并网后，负荷潮流方向也会不断变化，电压高低更加不易掌控和调整。1.3引起线路负载率增大当光伏电站容量小于并入点负荷时，线路输入端的负载率会下降，当容量大于并入点负荷时，将出现向电网送电的反向电流，引起线路负载率增大。另外，一般光伏电站都是通过逆变器并网，容易造成配电网线路三相电流不平衡，三相负荷调整不易掌控⑵1.4增大系统损耗光伏电站接入过程中，如果不能就地平衡消纳，而需要通过低压配电网主干母线传输至变压器高压侧，就较容易影响原台区低压配电网母线电压分布情况，致使配电网线路电流发生改变，尤其是在接入点区域，流通电流明显加大，线路有功损耗和无功损耗也会呈增加趋势，难免造成一定的电能损失。1.5产生谐波污染光伏发电系统将太阳能转变为直流电，再经逆变器转换为交流电，在这个转换过程中，会产生大量谐波。另外，光伏发电电子器件的频繁开断，也容易产生谐波。如果电网系统并网有多座光伏电站，各谐波源再彼此重叠，则可能导致线路总谐波量过高，造成系统震荡甚至瓦解，影响系统安全运行。1.6形成孤岛效应当配电网系统发生故障停电时，光伏电站形成孤岛，特别是当光伏电站不足于承担线路全部负载时，孤岛区域内的电压、频率迅速降低，对用户用电设备安全产生威胁，造成设备损坏，引发故障投诉等。而当配电网供电恢复时，由于相位、频率间的差异，送电瞬间冲击电网，可能出现配电网送不上电的情况，影响供电稳定性。2防范措施2.1加强光伏电站内部管理首先，电站要立足自身基本运行情况，合理安排运检工作，并制定行之有效的管理制度。比如，生产运行制度必须明确规定定期和特殊情况下的巡检工作，确保能及时了解电站的真实运行状态，力求在第一时间发现已存在或即将出现的问题及故障，使电站能正常发电工作。同时在人工巡检的基础上，利用巡检系统的智能化设置对所有运行设备进行集中统一监控，能精确查询故障点，准确率高达95%，智能巡检与人工巡检相结合能为设备安全运行提供双重保障。安全管理应自始至终贯穿运检过程，包括规范使用器具、设备组件和安全操作等，使工作人员人身安全和设备安全都得能到保障。光伏电站智能化管理系统投入运行后，需要严格按照规程制度进行维护和检修。光伏电站的智能化管理可以有效节约人工运检团队成本20%以上，增加发电收益高达30%[3。2.2做好系统保护（1）谐波抑制。我国对光伏电站谐波情况非常重视，在安全接入过程中应按照《电能质量公用电网谐波》的相关指标严格控制谐波问题，避免造成装置误动或电能质量污染。如可利用有源电力滤波器来消除谐波，通过滤波器补偿有效解决电压波动问题；可在逆变器逆变过程中增加虚拟阻抗回路，利用该回路有效抑制谐波，减少其对各装置和线路的影响，提升光伏电站接入低压配电网的可靠性。（2）继电保护。应根据实际情况合理选择继电保护装置，一般可在接入点后方增设继电保护，这样既可以有效消除接入点电流骤增引起的波动，也可以实现装置的整定保护。现阶段光伏电站接入低压配电网中的继电保护设置较为全面，在此不再赘述。（3）孤岛检测。光伏电站与低压配电网并网运行过程中若电网失压，防孤岛保护必须在2s内将光伏系统与电网断开，主动孤岛检测方法与被动孤岛检测方法至少采用一种。确定孤岛状态存在后，可直接通过智能控制快速切除。2.3加强细节维护电站发电设备运行时易受外部环境中阳光照射、风沙雨雪的侵害腐蚀，使相关设备的稳定性受到不良影响而急速老化，故对电站的设备进行日常检修及定期进行绝缘试验非常有必要。设备组件还会出现不易被察觉的一些问题，如在运输、安装过程中，由于运检人员操作不当造成内部隐裂；树叶、枯草，甚至灰尘杂质也会造成组件表面形成斑点，影响对阳光的吸收，这些故障很难通过肉眼发现，故而在日常运检过程中需要加强细节维护，通过专业仪器对设备组件进行定期检测。要加强对光伏电站备品备件的采购与管理制度的制定与执行，首先对电站经常出现设备故障的原因进行分析，并对容易发生故障设备元件的数量进行统计，以方便备品备件的采购与管理。2.4故障维护管理（1）在线故障诊断和处理。通过对对应区域的故障信息的收集和整理，进行初步故障在线诊断。而相关运维人员则可以依托客户端通过对应的初步诊断结果和故障参数进行线上故障断定，并同时进行故障排除方案设计，一次通知现场人员排查。故障处理后，检查过程结束，将结果记录在手机客户端中，并上传到云存储设备中。（2）预防维修诊断和处理。通过大数据技术对获取的电站设备运行状态、故障记录等信息进行深度挖掘，以此有效确定和预测设备故障点和老化趋势，并通过相关技术信息汇总形成预测方案。由此作为依据，在修理任务到期前督促修理人员做好检查准备。（3）敏感设备的报警诊断和处理。电气所识别敏感设备后，将设备保护值固定在云处理相关程序上，通过对电厂实时监控收集的数据进行分析，实现发生偏差时的报警功能，运输业者将设备操作及时确认故障点有助于切断设备，防止设备损坏和故障扩大[4]结束语能源是国家的命脉之源，关系这社会的和谐稳定和国民经济的可持续发展。当前世界各国将能源作为战略资源，其主要原因在于能源资源是有限的，尤其是以石油为代表的化石能源在人类的大肆开采中已经面临枯竭，同样我国也面临这一严重问题。解决这一问题的关键在于寻找替代能源。光伏能源作为重要替代品，将成为未来能源产业发展的新思考。参考文献吴保华，翟志成,韩诗地，李婷婷,武君君，张鑫.分布式光伏电站监控平台的实现原理及开发技术分析[J].电子世界,2021(02):33-34.郝勇，曹祥盛.光