刘中南
中国电建集团江西省电力建设有限公司 江西 南昌 330001
摘要：随着社会的发展，我国光伏发电工程建设的发展也有了改善。太阳能取之不尽，用之不竭，清洁安全，对于缓解日趋严峻的能源与环境问题具有重大的战略意义。随着太阳能光伏发电行业的发展，大量逆变型光伏电源接入电网，光伏发电系统并网潜藏的故障逐步暴露。本文分析了工程现场光伏发电系统并网电弧放电和短路故障，然后提出了行之有效的纠正措施，解决了光伏发电系统并网故障，从而最大限度地节约维修费用和减少系统停机损失。
关键词：光伏发电系统；并网故障分析；纠正措施
引言
随着新能源的快速发展，风力发电、光伏太阳能的发电容量持续快速增长，部分地区电网新能源出力占比大大提高。智能电网作为未来电力发展的方向，多微网的发展将是其关键所在，太阳能发电的加入给电力系统注入了新的活力，但同时更多且更高程度的不确定因素，对电力系统稳定运行产生很大的影响。以半不变量级数展开法入手对并网系统进行随机潮流研究，继而对系统运行过程中所面临的风险因素进行评估。分析光伏发电系统运行中的众多不确定因素，以及风险整定值对应的指标体系，并通过概率统计方法将风险整定值数字化。
1光伏并网运行的风险
1.1风险定义及特性
社会发展与进步，风险客观存在，造成损失的概率大小随生产力不断进步在持续改变。对其分析和研究有着不同的途径和方法，其定义也不尽相同。不确定性对目标的影响是ISO31000国际标准化组织对"风险"的定义。事件发生的概率和产生的后果这两个基本要素用来衡量风险的大小。系统中电力负荷的不确定性、设备的随机故障导致对系统运行准确预测难以实现。通过对辨识系统失效事件发生的可能性进行电力系统的风险评估，用来分析不同工况下系统各种指标越限的严重程度。风险所具有的主要特点包括(1)客观性：风险的存在是客观的，不受主观意志而发生改变。(2)普遍性：风险存在社会生产和生活方方面面。(3)偶然性：不同风险的发生可能性有所不同，其发生具有随机性和不可预估的特点。(4)必然性:当风险值达到一定程度时，其发生的概率达到100%。(5)可控性：通过改变系统中的受控变量，可对风险的大小进行控制。
1.2多微网并网运行面临的风险
多微网中的光伏并网可以提高大电网的弹性，改变网络结构以及潮流分布，提高能量的利用率。但是也必须综合考虑其对整个电力系统产生的负面影响。多微网并网运行将使电力系统的结构和运行状态发生很大的改变。微电网中光伏发电属于间歇型发电，其输出功率具有随机性，当电力系统中的负荷发生波动时，这将会给电力系统的稳定运行带来一定的风险。
2电能质量控制措施
2.1中心控制
2.1.1提升配电网调度的协调性
配电网在实际接受调度指令时，将会采取指令响应措施，光伏发电系统予以联动，针对逆变器运行期间产生的输出功率，实施调度指令的执行程序。然而，在此期间，调度指令的执行程序，含有不稳定性、渐发性等特点，对光伏列阵运行的功率参数产生威胁，由此形成功率不匹配问题，降低调度指令运行效果，影响着光伏电池能够输出功率的最大值。以超级电容器为基础，加强储能装置运行问题的解决效果，提升配电网调度指令执行的系统协调性。
2.1.2采取低电压穿越形式
配电网在日常运行期间，将会发生不小于10%的电压偏差问题，应针对光伏发电系统开展电压调整措施，加强电压控制效果。针对光伏并网运行时实际产生并网功率，开展的有效处理措施为：容量消减，以此科学规避逆变器过流问题，如若电压偏差小于10%，且存在配电网电压相应减少的现象，电压偏差的5%将会发生功率不足问题。
2.1.3优化储能元件荷电状态
以光伏发电系统运行能力为基础，全面提升其运行品质，将其运行的稳定性、抗干扰能力，作为切入点，应采取的有效措施为：保障电压取值的规范性，加强电压运行具有连续性，对电压开展有效的控制措施；如若电容器运行电压较小，可采取充电方案，提升电压补充效果；如若运行电压较高，应有效释放电能，防止其超出标准范围。为此，借助恒功率原理，加强充电、放电的运行有效性。提升电容器能量自控效果。
2.2本地控制
作为配电网本地控制的结构图。依据配电网本地控制的实际构成，应科学调整电容器与逆变器两者设备之间的契合度。科学控制电网侧结构，控制项目包括配电网调频功能、调压效果、调度运行能力。有效控制逆变器结构，减少负面影响，提升配电网系统运行效果。合理调整电容能量，保障配电网运行的稳定性。
2.3光伏并网运行风险评估流程
评估流程如下:第一步:采集多微网并网运行时系统随机潮流计算所需的原始数据，对该数据做出进行检测，并得到需要的变量，主要是:包含了进行常规潮流运算时，系统运行状态所需的参数在内，还包括网络系统的各节点有关信息内容，以及系统所带的运行负荷对应的统计模型的数字特征、风力发电、太阳能发电的输出功率及概率分布数据。第二步:由以上所推导出概率模型的表达式，来对负荷、风电和光伏等模型的半不变量进行求取。利用半不变量的性质，将对求取的结果进行线性叠加，以此得到系统网络各节点发力时的半不变量数值大小。第三步:对各支路进行潮流运算，得到对应系统各节点处的电压的期望值大小，以及系统的各支路潮流发力所对应的期望大小。第四步:对系统的各节点电压、支路潮流，利用概率统计相关知识，求取其对应的半不变量，将结果用级数展开，得到网络系统中不同的节点电压以及网络系统的支路潮流所对应的概率密度和累积分布函数的表达式对应的曲线。第五步:由概率分布情况，对运行系统的节点电压和支路潮流功率在运行过程中，将会出现的一系列行为指标做出相应的评估。
2.4光伏发电短路故障分析及处理
对于光伏发电工程：在项目上遇到过如下情况：在投运并网时，交流柜在闭合断路器时瞬间发生爆响、断路器脱扣事故。经过现场检查，发现问题如下：X1端子上有部分线缆未接，处于悬空状态，温控器控制异常；业主已将断路器下端连接电缆拆除；经现场测试，接触器A、B相触点黏连，无法正常断开；与交流柜相连接的变压器（由另外其他厂家提供）二次侧N相未引出，而实际的变压器连接方式为Dyn11，按照标准要求，二次侧中性线N相是需要引出来的。经过现场排查，系统并未出现其他异常情况，对接线端子上的二次线进行重新连接，同时修复接触器的触点。确认交流柜没有其他问题后，断开交流柜中断路器与变压器的连接线，重新闭合接触器和断路器，未发现异常，能够正常送电，由此判断本次断路器故障的原因不在交流柜，初步判断其为上级回路变压器侧故障所致。
结语
本文在分析了光伏发电系统并网故障的基础上，提出了纠正措施，使光伏发电系统顺利并网发电。本文所给出的故障排除方法和纠正措施值得行业内工程技术人员借鉴，避免发生类似光伏发电并网故障。
参考文献
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