中國儲能網(wǎng)訊：在山東，綠色能源正在以前所未有的速度重塑電力版圖。截至5月底，山東風(fēng)電及光伏發(fā)電總裝機規(guī)模1.18億千瓦，占山東電網(wǎng)總裝機規(guī)模的52%，“十四五”以來，年均增長26%。按照規(guī)劃，到2030年，山東將再投產(chǎn)風(fēng)光新能源4000萬千瓦以上。
配電網(wǎng)連接著千家萬戶。當分布式光伏發(fā)電設(shè)備、新型儲能、新能源汽車充電樁等陸續(xù)接入電網(wǎng)末端，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)正面臨嚴峻挑戰(zhàn)。近年來，國網(wǎng)山東省電力公司以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動和系統(tǒng)智慧升級，提升配電網(wǎng)適應(yīng)性，滿足分布式新能源大規(guī)模接入對電網(wǎng)的需求。
3毫秒精準“排雷”，分布式光伏接入無憂
5月27日，山東濰坊風(fēng)和日麗，寒亭區(qū)雙橋鎮(zhèn)屋頂?shù)姆植际焦夥l(fā)電裝置處于全力發(fā)電狀態(tài)，濰坊供電公司員工正對10千伏線路新型保護裝置進行調(diào)試試驗。
截至目前，濰坊市接入分布式光伏發(fā)電的配網(wǎng)線路共有400余條，占全部配網(wǎng)線路的52.1%。近年來，濰坊供電公司加快配電網(wǎng)改造升級，安裝了應(yīng)用高適應(yīng)性短路保護技術(shù)的新型保護裝置。即使配電網(wǎng)連接多個分布式電源接入點，這些裝置也能準確識別故障點位置，大幅提升配網(wǎng)供電可靠性，保障電力安全可靠供應(yīng)。
傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護系統(tǒng)如同電網(wǎng)的“免疫系統(tǒng)”，能自動識別異常并快速隔離故障設(shè)備。但分布式新能源大規(guī)模接入配電網(wǎng)，挑戰(zhàn)著“免疫系統(tǒng)”的準確判斷和快速反應(yīng)能力。
國網(wǎng)山東電力聯(lián)合山東大學(xué)、西安交通大學(xué)等高校組建科研團隊，開展高適應(yīng)性短路保護技術(shù)攻關(guān)?？蒲袌F隊分別在泰安、淄博等地搭建不同短路故障場景，掌握了分布式電源在故障時的反應(yīng)規(guī)律，通過不斷優(yōu)化保護配置和整定方案，持續(xù)升級繼電保護系統(tǒng)功能。
近年來，淄博供電公司在2021年后新投運的線路上全部投用新型配電網(wǎng)保護裝置，并改造升級800套舊裝置，大幅提升裝置動作可靠性、通信功能性。聊城供電公司則通過持續(xù)優(yōu)化保護整定方案，提升了新能源接入場景下保護裝置的適應(yīng)性。
“經(jīng)過探索與驗證，高適應(yīng)性短路保護技術(shù)故障識別時間小于3毫秒。這套裝置在山東省3萬余條線路應(yīng)用后，解決了高滲透率分布式電源場景下傳統(tǒng)多級保護方法適應(yīng)性差的問題。近3年，配電網(wǎng)主線跳閘率大幅降低?！眹W(wǎng)山東電力調(diào)控中心繼電保護處副處長范榮奇說。
“鬧市聽針”成歷史，“電力暗傷”無處遁形
4月12日3時，山東境內(nèi)遭遇罕見大風(fēng)天氣，淄博市博山區(qū)一條10千伏線路絕緣線發(fā)生接地故障，如不及時處理極易引發(fā)山火等次生災(zāi)害。在配網(wǎng)調(diào)控人員的協(xié)助下，淄博供電公司搶修人員應(yīng)用高靈敏接地保護技術(shù)，精準定位故障區(qū)段，僅用了30分鐘便排除了故障。
“在發(fā)生輕微接地故障時，保護裝置可感受到故障電流。但受高比例分布式新能源的諧波干擾，發(fā)現(xiàn)異常就像在鬧市中聽針落地，保護裝置很容易發(fā)生漏判?！鄙綎|電科院電網(wǎng)技術(shù)中心主任級研究員李玉敦介紹。
為此，國網(wǎng)山東電力技術(shù)人員潛心研發(fā)，創(chuàng)新推出高靈敏接地保護技術(shù)。應(yīng)用這項技術(shù)，配網(wǎng)運維人員可“屏蔽”干擾聲音，將接地故障檢測靈敏度提升10倍，“電力暗傷”再也無處藏身。
5月28日3時許，萊蕪供電公司配電自動化系統(tǒng)發(fā)出告警信息：10千伏濱龍線某環(huán)網(wǎng)柜發(fā)生開關(guān)接地跳閘故障。根據(jù)告警信息，配網(wǎng)運維人員很快發(fā)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜間隔出線電纜終端頭異常，經(jīng)檢查為絕緣線路被擊穿，造成接地故障。
以往發(fā)生類似故障，運維人員需全線巡檢，并從線路末端向首端逐區(qū)段排查，確定故障區(qū)間。這不僅影響非故障區(qū)域客戶正常用電，還降低了故障排查效率。萊蕪供電公司開展接地保護技術(shù)改造后，配電自動化系統(tǒng)會自動發(fā)送接地告警，并提供精準故障信息。
相較傳統(tǒng)人工巡檢，高靈敏接地保護技術(shù)降低了傳統(tǒng)人工排查對供電可靠性的影響，通過準確定位故障區(qū)段，顯著提高了故障巡檢與修復(fù)效率。該技術(shù)應(yīng)用以來，山東全省故障研判準確率由56.4%提至98.6%，人工操作減少了1.3萬條次，準確檢測導(dǎo)線觸地等高阻接地故障400余次，實現(xiàn)高比例新能源接入背景下配網(wǎng)供電可靠性的跨越式提升。
從“被動應(yīng)對”到“主動穩(wěn)網(wǎng)”，電力系統(tǒng)裝上“智能保險”
3月，泰安一條線路發(fā)生故障跳閘。伴隨著設(shè)備失壓，故障線路上分布式光伏的防孤島保護裝置瞬間投入運行，快速斷開了故障線路上的光伏電源。相鄰線路的防孤島保護裝置自動檢測到電壓異常，迅速調(diào)整輸出功率，保證了配網(wǎng)電壓穩(wěn)定。這意味著國網(wǎng)山東電力研發(fā)的高可靠性防孤島保護技術(shù)進入實戰(zhàn)應(yīng)用階段。
隨著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，現(xiàn)代配電網(wǎng)承載著分布式能源消納、多元負荷接入等任務(wù)。但孤島保護技術(shù)一直是考驗配電網(wǎng)的一道難題。
國網(wǎng)山東電力創(chuàng)新應(yīng)用高可靠性防孤島保護技術(shù)，遇到擾動時新能源不僅不會脫網(wǎng)，還會向大電網(wǎng)主動提供電量支撐，化解新能源大面積脫網(wǎng)引發(fā)的破壞電網(wǎng)穩(wěn)定風(fēng)險。
截至目前，國網(wǎng)山東電力累計安裝或改造具備高可靠防孤島保護功能的配電開關(guān)監(jiān)控終端2000余套，具備主動支撐能力的分布式光伏電站有1800余座，應(yīng)用區(qū)域內(nèi)均未發(fā)生分布式電源脫網(wǎng)事件。
從短路保護的毫秒級響應(yīng)、接地故障的十倍靈敏偵測，到防孤島風(fēng)險的主動阻斷，國網(wǎng)山東電力為高比例新能源接入的配網(wǎng)保護打造了完整解決方案，實現(xiàn)從“被動應(yīng)對”向“主動穩(wěn)網(wǎng)”轉(zhuǎn)變。
