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摘 要 近几年我国光伏产业迅猛发展，按照国家规划目标，到2015年太阳能发电将达1500万千瓦，年发电量200亿千瓦时。但与此同时，光伏产业的发展也给电网安全稳定运行带来一系列的问题。文章介绍了光伏项目接入后对系统安全稳定性的影响以及解决措施。
关键词 光伏发电；安全稳定；控制措施
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0013-01
光伏发电并网后对电网安全稳定运行带来影响，特别是孤岛问题是威胁电网安全的重要因素。本文以一个容量为40 MW的光伏项目（西部）接入后对电网安全稳定性的影响以及采取的措施为例，分析光伏电站并网后的对电网稳定性的影响，针对光伏电站并网运行对电网造成的影响，给出具体的解决方法，以保证光伏电站的可靠并网和电网的安全稳定运行。
1 光伏电场概述
西部光伏发电工程规划容量为100MWp，分三期建设。本期工程为一期工程，装机容量40MWp，2013年投入运行。本期光伏电站内新建1座66 kV升压站，升压站内安1台50MVA主变，主变高压侧额定电压及调压范围为66±8×1.25%，66 kV 电气主接线本期采用线路变压器组接线方式，10 kV电气主接线本期采用单母线接线方式。西部光伏电站动态无功补偿容量配置为：感性2Mvar，容性8Mvar。
本期西部光伏电站项目以66 kV电压等级接入系统，具体接入系统方案为：光伏电站出1回66 kV线路接入220 kV西城变电站66 kV侧，线路长度约9.6 km，导线型号采用LGJ-185×2。
2 计算条件与潮流方式
潮流及稳定计算均采用电力科学研究院开发的《电力系统分析综合程序》（PSASP6.28版）。
1）计算中发电机模型为Eq"变化模型，考虑发电机调速器、励磁调节系统的作用。
2）系统变电站及厂用电负荷模型为50%恒定阻抗、50%感应电动机模型，感应电动机定子漏抗取0.18。
3）220 kV变电站的220 kV母线，正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的-3%～+7%，事故运行方式时为系统额定电压的-5%～+10%。
4）暂态稳定判别标准：
功角稳定：系统故障后，在同一交流系统中的任意两台机组转子之间的相对角度摇摆曲线呈同步衰减振荡。
电压稳定：故障清除后，电网枢纽变电站的母线电压能够恢复0.8pu以上，母线电压持续低于0.75pu的时间不超过1.0秒。
频率稳定：在采取切机、切负荷措施后，不发生系统频率崩溃，且能够恢复到正常范围及不影响大机组的正常运行。
3 安全稳定分析结果
模拟地区为电力外送地区，在地区电源机组大出力时，外送电力较大，在系统发生N-1及N-2故障时，可能引起部分220 kV线路过载。根据系统安全稳定计算分析结果，本工程西部40MWp光伏电站投产运行后，系统安全稳定状况如下。
1）小负荷，西城变电站附近风电及光伏满发方式下，当220 kV哈河一回线发生故障断开时，哈河另1回线有可能出现过载，可以考虑利用哈达变现有的安全稳定控制装置就地切除接入哈达变的风电进线，解决线路的过载问题。
2）小负荷，西城变电站附近风电及光伏满发方式下，当220 kV河科#1线发生故障断开时，河科#2线有可能出现轻微过载，可以考虑在小负荷方式适当限制海鲁吐变电站附近风电及光伏出力，解决线路的过载问题。
3）西部光伏电站的投产，加重了该地区外送断面的电力送出需求，使得该区外送断面上的220 kV线路过载问题更加严重。
4）西部光伏电站的接入，不会带来系统电压稳定问题。西城变电站220 kV出线一定范围内的故障可能引起光伏电站脱网，脱网后不会对系统带来大的影响。
5）西部光伏电站接入后，在外送断面现有断面潮流控制条件下，对系统同步稳定无明显影响。
4 西部光伏电站投产后对地区电网的影响分析
4.1 光伏电站投产后对线路重合闸的影响
目前220 kV西城～甘旗卡线路两侧均采用三相重合闸，检线路无压重合。
本期西部光伏电站投产后，当220 kV西城～甘旗卡线路发生故障断开时，在光伏电源未切除条件下，如仍采用上述重合闸方式，可能造成非同期合闸。为避免两侧有源网络发生非同期合闸，可以在西城～甘旗卡线路故障时，利用线路保护联切光伏接入线。
4.2 光伏电站投产后对66 kV线路备自投的影响
西部光伏电站投产前，正常方式下，当220 kV甘旗卡变～西城变线路发生故障断开时，可以考虑通过地区66 kV线路备自投装置自动投入备用线路，快速恢复对西城地区66 kV配电网的供电。
本期西部光伏电站投运后，当220 kV甘旗卡变～西城变线路发生故障断开时，由于66 kV电网中有光伏电站的接入，可能导致备自投装置不能动作，无法实现快速恢复对地区电网的供电。为避免上述问题，可以在西城～甘旗卡线路故障时，利用线路保护联切光伏接入线。
4.3 光伏电站投产后的防孤岛保护
正常方式下，当220 kV甘旗卡变～西城变线路发生故障断开时，将造成西城地区66 kV配电网形成光伏电源供电的孤岛方式，孤岛方式的主要危害有：
1）对电网负载和人身安全的危害，用户或线路维修人员有可能发现不到孤岛供电系统的存在，对人身安全造成威胁。
2）没有大电网的支持，孤岛供电系统的供电电压和频率不稳定，其电能质量不满足要求，容易造成用户侧用电设备的损坏。
3）电网恢复时，存在光伏供电系统的配电网重新并网可能会引起较大的冲击电流，有可能对配电网内用电设备和光伏电站并网逆变器造成损坏。
为避免上述问题，建议采取如下措施：
利用西城变电站站内至甘旗卡变220 kV线路上目前配置的2套220 kV线路保护，当220 kV线路保护动作时，联切66 kV乌兰楚鲁光伏电站进线；当光伏站出线故障引起光伏站孤岛时，应由光伏站自身配置的防孤岛保护实施保护。为避免孤岛问题，可以在海鲁吐～甘旗卡线路故障时，利用线路保护联切光伏接入线；当光伏站出线故障引起光伏站孤岛时，应由光伏站自身配置的防孤岛保护实施保护。
5 总结
光伏发电并网给电网的安全稳定运行带来了影响，研究光伏发电接入后对电网安全稳定性特别是防孤岛问题的影响，根据影响确定采取控制措施，提高电网运行安全稳定，对电网的安全稳定运行和光伏发电顺利并网都具有十分重要的意义。
参考文献
[1]有关光伏发电参与配电网电压调节的控制策略探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2013（3）.
[2]DL 755-2001电力系统安全稳定导则[S].
[3]SDJ 161-85电力系统设计技术规程[S].
[4]电力系统设计手册[M].中国电力出版社，2000.
关键词 光伏发电；安全稳定；控制措施
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0013-01
光伏发电并网后对电网安全稳定运行带来影响，特别是孤岛问题是威胁电网安全的重要因素。本文以一个容量为40 MW的光伏项目（西部）接入后对电网安全稳定性的影响以及采取的措施为例，分析光伏电站并网后的对电网稳定性的影响，针对光伏电站并网运行对电网造成的影响，给出具体的解决方法，以保证光伏电站的可靠并网和电网的安全稳定运行。
1 光伏电场概述
西部光伏发电工程规划容量为100MWp，分三期建设。本期工程为一期工程，装机容量40MWp，2013年投入运行。本期光伏电站内新建1座66 kV升压站，升压站内安1台50MVA主变，主变高压侧额定电压及调压范围为66±8×1.25%，66 kV 电气主接线本期采用线路变压器组接线方式，10 kV电气主接线本期采用单母线接线方式。西部光伏电站动态无功补偿容量配置为：感性2Mvar，容性8Mvar。
本期西部光伏电站项目以66 kV电压等级接入系统，具体接入系统方案为：光伏电站出1回66 kV线路接入220 kV西城变电站66 kV侧，线路长度约9.6 km，导线型号采用LGJ-185×2。
2 计算条件与潮流方式
潮流及稳定计算均采用电力科学研究院开发的《电力系统分析综合程序》（PSASP6.28版）。
1）计算中发电机模型为Eq"变化模型，考虑发电机调速器、励磁调节系统的作用。
2）系统变电站及厂用电负荷模型为50%恒定阻抗、50%感应电动机模型，感应电动机定子漏抗取0.18。
3）220 kV变电站的220 kV母线，正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的-3%～+7%，事故运行方式时为系统额定电压的-5%～+10%。
4）暂态稳定判别标准：
功角稳定：系统故障后，在同一交流系统中的任意两台机组转子之间的相对角度摇摆曲线呈同步衰减振荡。
电压稳定：故障清除后，电网枢纽变电站的母线电压能够恢复0.8pu以上，母线电压持续低于0.75pu的时间不超过1.0秒。
频率稳定：在采取切机、切负荷措施后，不发生系统频率崩溃，且能够恢复到正常范围及不影响大机组的正常运行。
3 安全稳定分析结果
模拟地区为电力外送地区，在地区电源机组大出力时，外送电力较大，在系统发生N-1及N-2故障时，可能引起部分220 kV线路过载。根据系统安全稳定计算分析结果，本工程西部40MWp光伏电站投产运行后，系统安全稳定状况如下。
1）小负荷，西城变电站附近风电及光伏满发方式下，当220 kV哈河一回线发生故障断开时，哈河另1回线有可能出现过载，可以考虑利用哈达变现有的安全稳定控制装置就地切除接入哈达变的风电进线，解决线路的过载问题。
2）小负荷，西城变电站附近风电及光伏满发方式下，当220 kV河科#1线发生故障断开时，河科#2线有可能出现轻微过载，可以考虑在小负荷方式适当限制海鲁吐变电站附近风电及光伏出力，解决线路的过载问题。
3）西部光伏电站的投产，加重了该地区外送断面的电力送出需求，使得该区外送断面上的220 kV线路过载问题更加严重。
4）西部光伏电站的接入，不会带来系统电压稳定问题。西城变电站220 kV出线一定范围内的故障可能引起光伏电站脱网，脱网后不会对系统带来大的影响。
5）西部光伏电站接入后，在外送断面现有断面潮流控制条件下，对系统同步稳定无明显影响。
4 西部光伏电站投产后对地区电网的影响分析
4.1 光伏电站投产后对线路重合闸的影响
目前220 kV西城～甘旗卡线路两侧均采用三相重合闸，检线路无压重合。
本期西部光伏电站投产后，当220 kV西城～甘旗卡线路发生故障断开时，在光伏电源未切除条件下，如仍采用上述重合闸方式，可能造成非同期合闸。为避免两侧有源网络发生非同期合闸，可以在西城～甘旗卡线路故障时，利用线路保护联切光伏接入线。
4.2 光伏电站投产后对66 kV线路备自投的影响
西部光伏电站投产前，正常方式下，当220 kV甘旗卡变～西城变线路发生故障断开时，可以考虑通过地区66 kV线路备自投装置自动投入备用线路，快速恢复对西城地区66 kV配电网的供电。
本期西部光伏电站投运后，当220 kV甘旗卡变～西城变线路发生故障断开时，由于66 kV电网中有光伏电站的接入，可能导致备自投装置不能动作，无法实现快速恢复对地区电网的供电。为避免上述问题，可以在西城～甘旗卡线路故障时，利用线路保护联切光伏接入线。
4.3 光伏电站投产后的防孤岛保护
正常方式下，当220 kV甘旗卡变～西城变线路发生故障断开时，将造成西城地区66 kV配电网形成光伏电源供电的孤岛方式，孤岛方式的主要危害有：
1）对电网负载和人身安全的危害，用户或线路维修人员有可能发现不到孤岛供电系统的存在，对人身安全造成威胁。
2）没有大电网的支持，孤岛供电系统的供电电压和频率不稳定，其电能质量不满足要求，容易造成用户侧用电设备的损坏。
3）电网恢复时，存在光伏供电系统的配电网重新并网可能会引起较大的冲击电流，有可能对配电网内用电设备和光伏电站并网逆变器造成损坏。
为避免上述问题，建议采取如下措施：
利用西城变电站站内至甘旗卡变220 kV线路上目前配置的2套220 kV线路保护，当220 kV线路保护动作时，联切66 kV乌兰楚鲁光伏电站进线；当光伏站出线故障引起光伏站孤岛时，应由光伏站自身配置的防孤岛保护实施保护。为避免孤岛问题，可以在海鲁吐～甘旗卡线路故障时，利用线路保护联切光伏接入线；当光伏站出线故障引起光伏站孤岛时，应由光伏站自身配置的防孤岛保护实施保护。
5 总结
光伏发电并网给电网的安全稳定运行带来了影响，研究光伏发电接入后对电网安全稳定性特别是防孤岛问题的影响，根据影响确定采取控制措施，提高电网运行安全稳定，对电网的安全稳定运行和光伏发电顺利并网都具有十分重要的意义。
参考文献
[1]有关光伏发电参与配电网电压调节的控制策略探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2013（3）.
[2]DL 755-2001电力系统安全稳定导则[S].
[3]SDJ 161-85电力系统设计技术规程[S].
[4]电力系统设计手册[M].中国电力出版社，2000.