考虑电流保护影响的分布式电源多目标优化配置

王峰沈兴来

（徐州供电公司221000）

摘要：分布式电源（distributedgeneration，DG）是未来配电网的重要发展方向之一。大量DG的接入将会改变传统配电网的运行方式和拓扑结构，对配电网的设计提出了更高的要求。该文针对DG在配电网中的优化配置问题进行了研究，以DG渗透率、系统网损改善率和系统电压改善率为评价指标建立DG优化配置的多目标函数，充分考虑DG接入对短路电流的影响，以保障配电网电流保护装置的可靠运行为前提并结合DG并网的相关要求建立约束条件，利用改进的自适应遗传算法进行优化问题的求解。

关键词：分布式电源；优化配置；多目标模型；电流保护

引言

随着分布式电源（distributedgeneration，DG）的接入及其比例的不断扩大，给配电网潮流计算、电能质量、继电保护等方面带来了深刻的影响，增大了配电网规划的难度。本文在现有的研究基础上，结合配电网的运行特点，综合考虑DG的接入容量以及DG接入对配电网网损、电压以及电流保护等多方面的影响，提出DG优化配置的多目标模型，应用改进的自适应遗传算法进行求解，优化DG的布局，解决配电网中DG的规划问题。

1配电网电流保护对分布式电源配置的约束

目前，我国35kV及以下的配电网主馈线广泛采用三段式电流保护，并配置自动重合闸装置，支线上装设熔断器或负荷开关。对于单电源、放射状网络，始终只有系统电源向故障点提供短路电流，保护装置根据单电源网络结构进行整定并能保证可靠动作。当DG接入配电网后，不仅DG本身的故障行为会对系统的运行和保护产生影响，而且引起配电网短路电流大小和方向的改变。单独一个容量较小的DG对短路电流的影响可能较小，但当接入多个小容量DG或某个大容量DG时，其对短路电流的影响可能引发保护装置的误动或拒动，从而影响电力系统的安全性和可靠性。由于配电网继电保护改造的难度大、成本高，在DG的优化配置中应充分考虑系统原有继电保护装置的影响，尽量减小对保护装置的改造或重新整定，同时满足保护动作的要求。

2分布式电源优化配置的多目标优化模型

2.1多目标优化模型中各目标分量的定义

1DG的渗透率

2网损改善率

3电压改善率

2.2多目标优化模型的建立

2.3多目标优化模型的约束条件

（1）等式约束条件

（2）不等式约束条件

a.节点电压约束

b.馈线电流约束

c.配电网电流保护约束

3算例分析

我国城乡配电网以放射状链式结构为主，本文以IEEE33节点配电系统为例，对所提出的DG优化配置模型进行测试和分析。系统结构如图3-1所示，该配电网为单电源供电的单条出线多分支网络，共33个节点。节点1为系统电源节点，令其母线电压为10.5kV，网络的额定电压为10kV，节点2~33为负荷节点，系统总负荷为3715+j2300kVA，各支路参数和各负荷数据见表5-1。系统的基准容量为10MVA，基准电压为10kV，节点电压的上下限分别取10.7kV和9.3kV，线路最大输送容量为9.5MVA，最大输送电流为0.55kA。系统最大运行方式下的短路容量为100MVA，最小运行方式下的短路容量为80MVA。

考虑DG接入的特点和要求，DG的接入位置一般靠近负荷中心，为方便分析假设DG接在负荷节点上。由于DG往往运行在额定工况附近，且要求有功、无功出力变化较小，本文在配电网的潮流计算中把DG作为PQ节点进行处理，视为“负的负荷”，功率因数统一取0.95。

当DG通过同步发电机并网时，根据本文建立的优化模型，采用改进的自适应遗传算法进行优化求解的结果如表3-1所示。

受电流保护约束条件的影响，单个同步发电机型DG的容量有限，但总体上仍能保持较高的渗透率。通过对比可以看出，利用本文所建立的优化模型得到的配置结果在DG渗透率相同的情况下，系统网损改善率和电压改善率明显优于其他配置方案。当两个同步发电机型DG距离较近时，会引起部分支路的短路电流过高，因此优化结果中并未出现DG接入点距离较近的情况。

4结论

本文针对配电网中DG的优化配置问题，综合考虑DG的接入容量以及DG接入对配电网电压水平、网络损耗等方面的影响。同时，充分考虑电流保护的影响，建立以DG渗透率、电压改善率和网损改善率为指标的DG优化配置的多目标模型，以提供合理有效的DG配置方案。通过对优化结果进行验证，证明了所提方法的正确性和有效性。

参考文献：

[1]欧阳武，程浩忠，张秀彬.考虑分布式电源调峰的配电网规划[J].电力系统自动化，2008，Vol.32（22）：12-15.

[2]钱科军，袁越，ZhouCheng-Ke.分布式发电对配电网可靠性的影响研究[J].电网技术，2008，Vol.30（11）：74-78.