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user: 4. 算例分析 采用图5所示的某地区的实际配电网进行仿真分析，此配电网共包含2条支路，6个节点，每个节点末端都带有一定功率的负荷，其中分布式光伏系统主要通过支路节点末端接入配电网。 系统侧电压等级选取110 kV，系统阻抗值 x s = 0.126   Ω ， L s = 0.0004   H ；110 kV主变的容量选择是63 MVA，变压器变比是110/10.5，容载比取2.56，功率因数取0.95，110 kV母线电压标幺值取1.0，110 kV母线电压基准值取110 kV，10 kV线路电压基准值取10.5 kV；10 kV公用配变的容量选择是0.8 MVA，变压器变比是10/0.4。线路参数为：电阻是0.125 W/km，电抗是0.08 W/km，电纳是2S × 10 −6 /km，每段线路长度为1 km。 各节点的负荷情况如下：节点2、节点3和节点4处的负荷值均为2.23 MW，节点5负荷取10 kV公用配变的极限容量0.8 MW，节点6用于模拟110 kV变电站其余10 kV线路的负荷，负荷值为12.02 MW。 4.1. 考虑电能质量的分布式光伏准入容量 4.1.1. 电压偏差 选取线路极限容量的5%、25%、50%、75%和100% (0.669 WM、3.345 MW、6.69 MW、10.035 MW和13.38 MW)五种情况作为分布式光伏的接入容量，在光伏接入容量发生变化时各节点电压偏差如表1所示。 从表1中可以看出，当线路潮流方向不发生变化时，随着分布式光伏接入容量的增加，减小了配电网节点电压偏差；但是当分布式光伏接入容量超过6.69 MW时，线路潮流方向发生变化，配电网节点电压偏差由负转正，随着分布式光伏系统接入容量的继续增加，配电网节点电压偏差开始增加，在选择的光伏接入容量下，未出现节点电压偏差越限的情况。 选取节点2、节点3和节点4作为分布式光伏的接入位置，分布式光伏接入容量设定为13.38 MW。 通过表2可知，随着分布式光伏接入位置越靠近线路末端，配电网节点电压偏差越大，当分布式光伏接入节点4且接入容量取13.38 MW时，配电网节点4的电压偏差超出了GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压允许偏差》规定的±7%的范围，此时接入节点4的分布式光伏的最大接入容量是10.41 MW。 4.1.2. 电压谐波 采用同样的方式针对电压谐波总畸变率展开研究，光伏接入容量变化时各节点电压谐波总畸变率如表3所示。由表3可知，配电网节点电压谐波总畸变率与光伏接入容量正相关，随着光伏接入容量的增 图5. 典型配电网络 Table 1 Node voltage deviation when the PV capacity change 光伏接入容量 节点号 1 2 3 4 0.669 MW −0.41% −5.01% −8.00% −9.69% 3.345 MW −0.40% −3.23% −4.48% −6.11% 6.69 MW −0.39% −1.27% −0.57% −2.14% 10.035 MW −0.40% 0.50% 2.99% 1.48% 13.38 MW −0.41% 2.12% 6.28% 4.82% 表1. 光伏接入容量变化时节点电压偏差 Table 2 Node voltage deviation when the PV location change 光伏接入位置 节点号 1 2 3 4 节点2 −0.40% 2.33% −0.78% −2.35% 节点3 −0.41% 2.12% 6.28% 4.82% 节点4 −0.43% 1.71% 5.49% 10.87% 表2. 光伏接入位置变化时各节点电压偏差 Table 3 Node voltage deviation when the PV capacity change 光伏接入容量 节点号 1 2 3 4 0.669 MW 0.2 0.32 0.337 0.329 3.345 MW 0.200 0.601 0.885 0.643 6.69 MW 0.200 0.803 1.571 0.887 10.035 MW 2.353 3.166 3.436 3.301 13.38 MW 3.07 4.154 4.515 4.334 表3. 光伏接入容量变化时各节点电压谐波总畸变率 加，配电网节点电压谐波总畸变率也相应增加，当分布式光伏接入容量取13.38 MW时，配电网节点2、节点3和节点4的电压谐波总畸变率均超出了GB/T 14549-2008《电能质量公用电网谐波》规定的±4%的范围，此时对应的接入节点3的分布式光伏最大接入容量是11.78 MW。 当分布式光伏接入位置变化时，各节点电压谐波总畸变率情况如表4所示。 通过表4可知，分布式光伏接入点的电压谐波总畸变率与分布式光伏接入位置无关，仅与分布式光伏的接入容量有关；且分布式光伏接入位置越靠近线路末端，分布式光伏谐波传播的距离越远，谐波衰减的程度越大，配电网其余节点的电压谐波总畸变率越小。当分布式光伏分别接入节点2、节点3和节点4且接入容量取13.38 MW时，配电网节点2、节点3和节点4的电压谐波总畸变率均超出了GB/T 14549-2008《电能质量公用电网谐波》规定的±4%的范围，此时接入节点2、节点3和节点4的分布式光伏的最大接入容量是11.78 MW。 通过对比表3和表4可知，含分布式光伏的配电网节点电压偏差越限时对应的分布式光伏的最大接入容量，小于含分布式光伏的配电网节点电压谐波总畸变率越限时对应的分布式光伏的最大接入容量。因此，当含分布式光伏光伏的配电网节点电压偏差和节点电压谐波总畸变率同时越限时，应该优先考虑节点电压偏差越限问题。 4.2. 考虑电流保护的分布式光伏准入容量 本文以分布式光伏接入前配电网的电流保护整定值为约束，分析该条件下分布式光伏接入的最大容量。其中三段式电流保护R1、R2、R3和R4电流速断保护的整定应按躲开下级线路保护母线侧短路时可能出现的最大短路电流来整定。I段可靠性系数取为1.2，II段可靠系数取为1.1，III段可靠系数取为1.15、自启动系数取为1.3、电流继电器的返回系数取为0.85。假设线路末端保护配置电流速断保护和过电流保护，其余线路保护配置电流速断、限时电流速断和过电流保护三段保护。不考虑分布式光伏接入的情况下，对保护1~4的整定计算结果如表5所示。 表6为结合表5和表6可知，当短路点取f3且分布式光伏接入容量取10.35 MW时，流过保护R2的故障电流(15.244 kA)小于其限时电流速断整定值(15.27 kA)，使得保护R2的二段保护无法作为R3的远后备保护，此时对应的接入节点3的分布式光伏最大接入容量是10.01 MW。 结合表5和表7可知，当短路点取f3且分布式光伏接入容量取13.38 MW时，流过保护R2的故障电流(17.703 kA)小于其限时电流速断整定值(17.151 kA)，使得保护R2与保护R3同时动作切除故障而失去选择性，此时对应的接入节点2的分布式光伏最大接入容量是12.96 MW。 Table 4 Node voltage deviation when the PV location change 光伏接入位置 节点号 1 2 3 4 节点2 3.337 4.515 4.319 4.221 节点3 3.07 4.154 4.515 4.334 节点4 2.559 3.763 4.064 4.515 表4. 光伏接入位置变化时各节点电压谐波总畸变率 Table 5 Feeder current protection setting value without considering distributed P 接入位置 瞬时电流速断整定值Iset.I 限时电流速断整定值Iset.II 1 30.190 21.066 2 17.151 15.27 3 13.883 —— 4 30.190 —— 表5. 不考虑分布式光伏接入的馈线电流保护整定值(kA) Table 6 Short circuit current effective value of each protection when the PV capacity change 光伏接入容量 保护名称 R1 R2 R3 R4 0.669 MW 17.703 15.800 15.187 0.722 3.345 MW 17.242 15.647 17.775 0.722 6.69 MW 16.777 15.432 19.846 0.722 10.035 MW 16.312 15.244 21.450 0.722 13.38 MW 15.943 15.082 22.456 0.722 表6. 光伏接入容量变化时各保护流过的短路电流有效值(kA) Table 7 Short circuit current effective value of each protection when the PV location change 光伏接入位置 保护名称 R1 R2 R3 R4 节点2 14.282 17.703 17.703 0.703 节点3 15.943 15.082 22.456 0.722 节点4 11.353 11.294 11.264 0.765 表7. 光伏接入位置变化时各保护流过的短路电流有效值 Table 8 PV access capacit 光伏准入容量 节点号 2 3 4 考虑电压偏差的光伏准入容量 13.38 13.38 10.41 考虑电压谐波的光伏准入容量 12.65 11.78 12.31 考虑电流保护的光伏准入容量 12.96 10.01 13.38 综合光伏准入容量 12.65 10.01 10.41 表8. 光伏准入容量 4.3. 综合考虑电能质量与电流保护的分布式光伏准入容量 在分别得出考虑电能质量与电流保护的分布式光伏准入容量之后，进行汇总并得出综合考虑以上多种因素的分布式光伏准入容量。根据表8可知，综合考虑电压偏差、电压谐波以及电流保护三类约束的条件下，本文算例中节点2、节点3与节点4的光伏准入容量分别为12.65 MW、10.01 MW以及10.41 MW。