中國儲能網訊：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，山東風電及光伏發(fā)電總裝機規(guī)模1.18億千瓦，占山東電網總裝機規(guī)模的52%，“十四五”以來，年均增長26%。按照規(guī)劃，到2030年，山東將再投產風光新能源4000萬千瓦以上。
配電網連接著千家萬戶。當分布式光伏發(fā)電設備、新型儲能、新能源汽車充電樁等陸續(xù)接入電網末端，傳統(tǒng)的配電網正面臨嚴峻挑戰(zhàn)。近年來，國網山東省電力公司以技術創(chuàng)新驅動和系統(tǒng)智慧升級，提升配電網適應性，滿足分布式新能源大規(guī)模接入對電網的需求。
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試試驗。
截至目前，濰坊市接入分布式光伏發(fā)電的配網線路共有400余條，占全部配網線路的52.1%。近年來，濰坊供電公司加快配電網改造升級，安裝了應用高適應性短路保護技術的新型保護裝置。即使配電網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，大幅提升配網供電可靠性，保障電力安全可靠供應。
傳統(tǒng)配電網保護系統(tǒng)如同電網的“免疫系統(tǒng)”，能自動識別異常并快速隔離故障設備。但分布式新能源大規(guī)模接入配電網，挑戰(zhàn)著“免疫系統(tǒng)”的準確判斷和快速反應能力。
國網山東電力聯(lián)合山東大學、西安交通大學等高校組建科研團隊，開展高適應性短路保護技術攻關。科研團隊分別在泰安、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性。
“經過探索與驗證，高適應性短路保護技術故障識別時間小于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)多級保護方法適應性差的問題。近3年，配電網主線跳閘率大幅降低?！眹W山東電力調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，山東境內遭遇罕見大風天氣，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)山火等次生災害。在配網調控人員的協(xié)助下，淄博供電公司搶修人員應用高靈敏接地保護技術，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。”山東電科院電網技術中心主任級研究員李玉敦介紹。
為此，國網山東電力技術人員潛心研發(fā)，創(chuàng)新推出高靈敏接地保護技術。應用這項技術，配網運維人員可“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)網柜發(fā)生開關接地跳閘故障。根據告警信息，配網運維人員很快發(fā)現(xiàn)環(huán)網柜間隔出線電纜終端頭異常，經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效率。該技術應用以來，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供電可靠性的跨越式提升。
從“被動應對”到“主動穩(wěn)網”，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，迅速調整輸出功率，保證了配網電壓穩(wěn)定。這意味著國網山東電力研發(fā)的高可靠性防孤島保護技術進入實戰(zhàn)應用階段。
隨著能源結構轉型，現(xiàn)代配電網承載著分布式能源消納、多元負荷接入等任務。但孤島保護技術一直是考驗配電網的一道難題。
國網山東電力創(chuàng)新應用高可靠性防孤島保護技術，遇到擾動時新能源不僅不會脫網，還會向大電網主動提供電量支撐，化解新能源大面積脫網引發(fā)的破壞電網穩(wěn)定風險。
截至目前，國網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，應用區(qū)域內均未發(fā)生分布式電源脫網事件。
從短路保護的毫秒級響應、接地故障的十倍靈敏偵測，到防孤島風險的主動阻斷，國網山東電力為高比例新能源接入的配網保護打造了完整解決方案，實現(xiàn)從“被動應對”向“主動穩(wěn)網”轉變。
