系統(tǒng)故障條件下分布式電源孤島運行的探討

史雅文

摘 要：系統(tǒng)在發(fā)生故障期間，為了實現(xiàn)負(fù)荷供電形式，就要實現(xiàn)分布式電源孤島運行模式。山東理工大學(xué)不僅對該模式進(jìn)行分析，還闡述DG在孤島內(nèi)的形成條件以及相關(guān)的解決方法。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)故障；分布式；電源孤島

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.067

0 引言

系統(tǒng)故障條件下，DG在孤島運行中發(fā)揮重要作用。它不僅影響著電網(wǎng)在供電期間的可靠性，還影響了分布式電源實現(xiàn)的優(yōu)越性。所以，DG在孤島運行期間，不僅要充分實行它的重要性，還要減少它在系統(tǒng)中產(chǎn)生的不利因素。

1 孤島的模型分析

常用的負(fù)載形式是在RLC并聯(lián)中完成的。該系統(tǒng)在正常運行期間，負(fù)載的有功功率與無功功率都與負(fù)載產(chǎn)生的電壓、角頻率、DG網(wǎng)中輸出的有功功率、無功功率相關(guān)[1]。具體的運行公式為：負(fù)載的有功功率

在這種變化形式中，如果有功功率為零，DG系統(tǒng)中產(chǎn)生的負(fù)載功率與它相同，輸出的電壓值就會不變。當(dāng)無功功率為零時，它就會與負(fù)載的無功功率相同，電壓的輸出頻率也不會發(fā)生變化。

2 系統(tǒng)故障期間，DG形成的孤島條件

2.1 影響DG孤島的相關(guān)因素

（1）DG容量。DG容量的大小影響著孤島的形成條件，也反應(yīng)了DG的調(diào)節(jié)能力。電網(wǎng)與母線相連期間，它們都能像負(fù)荷進(jìn)行供電。其中，負(fù)荷容量與DG容量如圖中所示。在這種情況下，用戶在供電期間一般會減少對電網(wǎng)的依賴，因為如果失去電網(wǎng)的供電能力，在DG中還有3MW進(jìn)行運行，但這期間要將6MW負(fù)荷進(jìn)行切除，這樣才能保障DG與負(fù)荷在功率上保持平衡[2]。如果DG容量大于負(fù)荷容量期間，在這種情況下如果出現(xiàn)孤島現(xiàn)象，由于發(fā)電機(jī)以及電壓升高現(xiàn)象的影響，DG就不能分配多于的電能。檢測裝置在這種情況下就影響分布式系統(tǒng)頻率與電壓的上升。所以就要利用自動化控制以及相關(guān)調(diào)節(jié)手段來進(jìn)行。如為DG提供2MW負(fù)荷供電來提高供電期間的可靠性。

（2）孤島內(nèi)的靜態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是在各個系統(tǒng)運行中都要考慮的因素，電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的靜態(tài)穩(wěn)定主要是電力系統(tǒng)出現(xiàn)一定干擾現(xiàn)象，但自身卻不發(fā)生振動以及相關(guān)作用，最后，系統(tǒng)自動形成運行恢復(fù)狀態(tài)。要保持孤島在運行期間維持靜態(tài)穩(wěn)定，就要保證DG中具有一定的備用容量。這樣不僅能保障供電期間對電能質(zhì)量的良好性，機(jī)組中的容量還會大于發(fā)電總負(fù)荷。因為孤島在運行期間是根據(jù)DG經(jīng)濟(jì)變化以及其他負(fù)荷產(chǎn)生供電可靠程度來實現(xiàn)的，所以在保證島內(nèi)運行的穩(wěn)定性，就要具有少量的負(fù)荷備用。這樣才能對島內(nèi)頻率進(jìn)行調(diào)整，促進(jìn)島內(nèi)運行期間的穩(wěn)定性。

（3）負(fù)荷性質(zhì)。電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的負(fù)荷性質(zhì)分為多類，如照明、壓縮機(jī)、變壓器產(chǎn)生的消耗以及通風(fēng)機(jī)、水泵等。在DG孤島運行期間，要根據(jù)DG的發(fā)電容量、負(fù)荷以及產(chǎn)生的調(diào)節(jié)能力等。因為不同的負(fù)荷變化與產(chǎn)生的電流變化具有較大關(guān)系，所以要分析出各個線路在負(fù)荷影響下對孤島運行期間產(chǎn)生的影響因素[3]。如果系統(tǒng)中的聯(lián)絡(luò)線路出現(xiàn)故障，對比較短時間供電的孤島模式就要利用負(fù)荷性質(zhì)來決定。如果對不間斷的孤島模式來說，就要對各個部分的負(fù)載線路進(jìn)行切除，這樣不僅能保證孤島內(nèi)在功率以及靜態(tài)上的穩(wěn)定性，還能促進(jìn)DG中相關(guān)負(fù)荷進(jìn)行孤島實現(xiàn)運行模式。

2.2 提高孤島穩(wěn)定性的方法

（1）無功補(bǔ)償法。由于電網(wǎng)在控制期間，DG系統(tǒng)中形成的電壓與電網(wǎng)中的電壓保持同步，主要是單位的功率因素所產(chǎn)生的具體條件。孤島在運行后期，本地產(chǎn)生的負(fù)載有功功率與無功功率數(shù)值與DG系統(tǒng)中形成的容量之間數(shù)值影響了該系統(tǒng)在電壓以及頻率上的變化，從而降低孤島在運行期間形成的穩(wěn)定性。孤島在發(fā)生后期，根據(jù)對孤島數(shù)值的監(jiān)測情況可以看出，孤島內(nèi)的電壓參數(shù)與頻率之間的變化與孤島的穩(wěn)定運行具有較大影響，并能夠?qū)ο嚓P(guān)的異?，F(xiàn)象做出相應(yīng)判斷以及正確操作行為。如孤島在運行期間，本地負(fù)載與電阻值與電感性相同，若，負(fù)載兩端的電壓頻率就會為上升趨勢，所以這期間就要減少無功負(fù)載存在的額不匹配程度。孤島在運行期間，如果本地負(fù)載與電容性相同，負(fù)載兩端的電壓頻率也會上升，這期間也要減少無功頻率體現(xiàn)的不匹配程度[4]。根據(jù)以上條件可以看出，要判斷出頻率之間的變化趨勢，就要掌握本地負(fù)載在無功頻率上的變化特征，然后改變無功頻率存在的不匹配程度，從而保證孤島在運行期間以及檢測期間的穩(wěn)定性。

（2）快速減載。系統(tǒng)中如果沒有有功功率期間，系統(tǒng)內(nèi)的下降速度與轉(zhuǎn)動時間就會產(chǎn)生較大影響。DG網(wǎng)形成孤島，分布式電源在轉(zhuǎn)動時間上保持不變，如果孤島系統(tǒng)內(nèi)的頻率出現(xiàn)變化形式，主要就是缺少功率現(xiàn)象。所以在這種情況變化下，就要利用快速自動減載裝置，根據(jù)功率在缺失不斷切換負(fù)荷，保證孤島頻率在一定的事故范圍內(nèi)，從而保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。由于孤島在DG上形成不同模式，所以在減載期間，要保證實時性。要對系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載進(jìn)行切換，就要根據(jù)孤島內(nèi)的實際功率和DG的穩(wěn)定性來實施。如果DG孤島在運行期間，要控制好系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要對電壓質(zhì)量以及頻率質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)該系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就要對系統(tǒng)內(nèi)的輸入功率、負(fù)載容量以及DG的輸出功率進(jìn)行判斷、調(diào)節(jié)，從而保證負(fù)荷的合理切除。

3 結(jié)論

隨著分布式發(fā)電技術(shù)水平的不斷提升，相關(guān)的電源性能在利用期間也得到改進(jìn)。而且，DG在電力市場中決定中積極力量，它與電力系統(tǒng)之間的融合形成穩(wěn)定、靈活性的運用形式。不僅實現(xiàn)了新型的發(fā)電方式，也提升了電源系統(tǒng)的良好利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]向月.故障條件下含分布式電源配網(wǎng)的孤島劃分與重構(gòu)優(yōu)化策略研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013（04）：1025-1032.

[2]陳建斌.含多種分布式電源的微網(wǎng)系統(tǒng)孤島運行安全穩(wěn)定性[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù)，2013（04）：71-74.