韦志顺
山东电力建设第三工程有限公司 山东 青岛 266100
摘要：能源是国家的命脉之源，关系着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。
关键词：光伏电站；配电网；安全影响
光伏电站
随着世界能源形势的紧迫，太阳能以其具备的无穷无尽、清洁环保的特有优势成为能源新宠儿。随着技术的进步和产业发展需求太阳能近年来得到扩张。光伏电站（其系统架构如图1所示）是接通主干电力网，并向电力网输送电力的光发电系统，包含光伏组件矩阵、组串式逆变器、就地箱变、SCADA控制系统、主变压器以及开关站系统等。该发电原理在于利用半导体面上光发电螺栓效应将光能直接转化为电能的新型能源技术。对应的电力主要由如下多个用途：（1）给常规电力无法通达地区作供应电源，实现当地居民的生活供电，以及为该地区的微波中继系统和通信系统进行供电等。（2）日常生活电子设备的供电，如利用太阳能的充电器、交通要道的太阳能供电的路灯，以及生活广场的区域照明的草坪灯太阳能供电等。（3）并网发电，将分散的光伏电池整理进行汇流，通过逆变和变压处理实现并网发电处理。
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图1 典型的组串式光伏电站系统架构
2 光伏电站对配电网安全运行产生的影响
（1）造成保护误动或拒动。分布式光伏电站并网后，改变了配电网单向潮流状态，当二者容量比足够大时，就会对配电网短路电流分布产生影响，造成线路保护误动或拒动。光伏电站注入功率会使继电保护的保护范围缩小，不能可靠地保护全线路，进而对保护装置的整定和上下级配合产生影响，在其他分支故障时，可能会引起光伏电站所在线路继电保护装置误动。
（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。
（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。
（4）增大系统损耗。光伏电站并入电网时，随着并网容量的增加，线路输入负荷逐渐降低，线路损耗会出现先降后升的情况，当出现反向电流的时候，线路的损耗也会发生增加。
（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。
（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。
3 防范措施
（1）加强光伏电站运行控制，完善配电网继电保护。在并网前，详细了解光伏电站发电情况，对其投入、退出以及其功率方向等进行规范、控制和掌握。并网后，当渗透率小于20%时，一般不需要调整配电网继电保护的整定值，当渗透率大于20%时，要根据短路电流的大小来调整继电保护的整定值。此外，要完善光伏电站自身的保护，配置电压、频率和过电流保护，必要时配置逆功率保护。
（2）采取灵活多样的调压方式。在光伏发电系统引入静止无功补偿设备、无功发生器等，补偿系统无功功率，提高系统功率因数和改善电压质量；选择有载调压变压器，安装自动调压监测系统，根据系统电压自动调节变压器变压比；调整光伏电源并网位置，尽量选择在线路末端、负荷集中的地点进行并网。并网前，要对配电网系统的电压进行跟踪检测，确保电源的相位、频率达到特定标准再进行并网。
（3）建立智能配电网系统。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。
（4）选择合适的容量和接入方式。当光伏电站以线路最大负荷20%的容量并网时，系统损耗在合理范围，特别是在线路末端并网时，其损耗最优。采取多点、分散并网的方式，系统损耗明显减小，这是因为多点并网时，光伏电站电能就地消纳，减少了集中并网的反向功率。
（5）加强电能质量管理。借助电能质量治理装置、智能控制与检测技术等，积极有效地控制电网的谐波。当电能指标不满足要求时，可以调节光伏电站逆变器的技术参数，也可以在光伏电站安装电能质量治理设备，如有源滤波器等。
（6）消除孤岛效应。（1）在光伏电站配置防孤岛保护。为防止电网冲击，应保证防孤岛保护在线路重合闸动作之前先动作，其动作时间一般应不大于2 s。（2）对光伏电站增加低电压穿越保护。
（7）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。
（8）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。
（9）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。
参考文献
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