含高密度分布式電源的配電網(wǎng)故障分析關(guān)鍵問題

唐仁權(quán)

摘 要：從現(xiàn)階段我國配電網(wǎng)架構(gòu)的發(fā)展形式來看，未來的發(fā)展架構(gòu)將具備分布式電源高密度接入以及交直流混聯(lián)接入等技術(shù)特點，而對于互聯(lián)網(wǎng)故障的分析，工作將會面臨更高的技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，高密度的分布式電源的配電網(wǎng)故障分析是我國配電網(wǎng)得以穩(wěn)定運行的重要條件之一。本文對其造成運行故障的關(guān)鍵問題進行了分析，并且給出了自己的建議，希望對于我國電力行業(yè)未來的發(fā)展起到了一定的輔助作用。

關(guān)鍵詞：高密度 分布式電源 電網(wǎng)故障 問題分析

中圖分類號：TM727 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0033-02

現(xiàn)階段，我國石油以及煤炭等不可再生資源被大量的開發(fā)，導(dǎo)致我國的自然環(huán)境受到很大程度的影響，同時，也使得我國對于可再生資源的開發(fā)工作有了更加迫切的需求。電力技術(shù)是一項環(huán)保型的技術(shù)，我國已經(jīng)開始嘗試采用電力資源漸漸取代不可再生資源，并且已經(jīng)取得了階段性的成果。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多行業(yè)都開始將可再生能源作為行業(yè)運轉(zhuǎn)的主要依據(jù)，為了行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時，更是為了對于我國所生存的大環(huán)境的保護以及愛惜。在這樣的時代背景之下，我國配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化，這直接導(dǎo)致資源的利用主體更加偏向于可再生資源，未來的可再生資源的利用程度會不斷加大，并且電力行業(yè)將通過分布式發(fā)電的方式進行多點位、高密度的形式接入配電網(wǎng)，這就要求分布式電網(wǎng)的發(fā)展速度要有所提升，從而更好地適應(yīng)時代的潮流需求，這也會在很大程度上帶動電子產(chǎn)品在配電網(wǎng)上進行科學(xué)合理的應(yīng)用，以此來提高工作的質(zhì)量以及工作的效率[1]。

1 配電網(wǎng)的特征以及將面臨的挑戰(zhàn)

在未來的發(fā)展過程中，配電網(wǎng)的特征會有很大程度的改變，這與時代的必然選擇是分不開的，其構(gòu)架應(yīng)該具備交直流混聯(lián)以及分布式電源高密度接入的特點。將采用大量的具有隨機性以及間歇性的分布式電源高密度接入，在實際運行的過程中，以分布式光伏等逆變型電源相對較多，同時，將采用交直流微電網(wǎng)以及虛擬電廠等新型的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，以此來提升工作的效率，并保證對于環(huán)境沒有影響。交直流電源在進行互聯(lián)的過程中，采用靈活多變的方式來進行。未來的智能配電將會是一次全新的科技創(chuàng)新，一方面可以與土層進行相互的輸電體系協(xié)調(diào)，另一方面還可以進行就地接入直流分布式電源的方式，來滿足電網(wǎng)直流接入的要求。對于智能開關(guān)的設(shè)計來說，電子技術(shù)的發(fā)展已近達到了一個新的高度，涌現(xiàn)出了許多新型的輔助設(shè)備，在實際應(yīng)用的過程中都起到了較為理想的效果，可使用SNOP裝置，此項裝置可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，從而實現(xiàn)閉環(huán)運行[2]。通常情況下，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尤其是大量的逆變型分布式電源以及電子設(shè)備的接入，使得配電網(wǎng)在運行的過程中一旦出行問題，并不容易解決。通常會采用時空關(guān)聯(lián)的特性從而呈現(xiàn)出非線性的受控特點，以此來分析故障產(chǎn)生的原因，這與傳統(tǒng)的故障分析方法有很大的不同，對于故障分析人員是一次挑戰(zhàn)。

2 故障分析研究現(xiàn)狀

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國電網(wǎng)的智能程度不斷的提升，含分布式電源的交直流配電系統(tǒng)的分析逐漸引起了相關(guān)科研機構(gòu)的重視。

2.1 分布式電源故障電流的特征與建模

對于分布式電源故障電流來說，會在很大程度上導(dǎo)致電流大小以及分布規(guī)律發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其運行出現(xiàn)問題，這種故障的出現(xiàn)與分布式電源的類型有很大關(guān)系，就目前我國配電網(wǎng)的發(fā)展情況來看，研究的過程中通常采用同步發(fā)電機、異步發(fā)電機以及雙饋異發(fā)電機來進行。雙饋式發(fā)電機的故障電流特征與電路工作的方式有很大關(guān)系。雙饋發(fā)電機的故障電流在進行啟動的時候，需要穿過轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)過流使其長期短路，直到系統(tǒng)恢復(fù)正常運行為止。經(jīng)逆變器并網(wǎng)的分布式電源故障的產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，并且不容易修復(fù)，由于逆變器具有一定的流動功能，所傳輸?shù)碾娏饔邢?，并且電源在不同階段所流通的短路電流量也有所變化，針對這一特性可以對其展開相關(guān)的維修工作。在進行繼電保護的過程中需要獲取精準的故障電流特性，例如，暫態(tài)分量的變化等等詳細的數(shù)據(jù)情況，這些數(shù)據(jù)對于繼電保護工作的展開會提供一定的依據(jù)，采取故障定位的方法對發(fā)生故障的部位進行排查，對輸出電源的輸出功率、端電壓以及控制策略進行研究，目前，大多數(shù)的研究都是基于數(shù)字仿真的形式來進行的仿真平臺在很大程度上揭示了分布式電源的故障發(fā)生實際情況[3]。

在對于故障電流的量化計算方面，同步發(fā)電機的計算模型已經(jīng)較為完善，這與分布式電源的應(yīng)用有很大的關(guān)系，可以通過微積分對其進行較為系統(tǒng)的計算，不過，其計算過程較為復(fù)雜，一般情況下，在實際的工程過程中，不必使用如此復(fù)雜的計算方式進行計算，可以基于電力電子設(shè)備的運行特點進行穩(wěn)態(tài)模型的建設(shè)，在早期工作開展的過程中，并沒有對于低電壓的具體要求，隨著各個國家對于低電壓的相關(guān)要求規(guī)定越來越嚴格，在低電壓的穿越控制之下故障電流的特點變得更加明顯，可以根據(jù)低電壓的具體跌落的程度來判斷電壓的運行情況。

2.2 交直流配電系統(tǒng)的故障特征分析與建模

現(xiàn)階段，電力交直流配電系統(tǒng)的故障較為常見，對其治理方法也有很多，其中基于全控型電力電子晶體管的柔性系統(tǒng)擁有靈活性以及無換向性的優(yōu)點，已經(jīng)成為現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)研究以及發(fā)展的主要方向。對于兩電平壓電壓源型換流器的應(yīng)用程度來說，應(yīng)用的過程中取得了較為理想的效果。在故障的建模方面，交直流配電網(wǎng)絡(luò)的故障模型較為完善，但是對于直流配電系統(tǒng)的研究還相對較少，并沒有呈現(xiàn)出規(guī)模，目前，可以采用MMC的方法對其進行研究，這種研究方法主要適用于背靠背的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，要對其進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)建模，現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更像是直流的變電站。除此之外，交直流系統(tǒng)之間的關(guān)系建模目前所涉及的研究相對較少，只是根據(jù)不同的暫態(tài)過程給出了不同的運轉(zhuǎn)機理[4]。在實際工作展開的過程中，要根據(jù)交直流之間的等值建模的不同進行具體的討論。

3 對于關(guān)鍵問題的研究以及展望

3.1 分布式電源故障特性理論解析

對于分布式電源的故障來說，在交直流的配電系統(tǒng)中較為常見，分布式的電源存在恒定的輸出功率，當(dāng)高密度電源接入的時候，二者會互相影響，逆變型分布式電源在不同的階段所表現(xiàn)出來的出力特性、不同故障點電壓的跌落程度等都不一樣。

在對分布式電源的故障進行計算建模的時候，要主要以一個分布式電源為研究的主要對象，根據(jù)運行之后的電壓值進行判斷，根據(jù)其特性來選擇具體的計算建模方法，在理論的基礎(chǔ)之上對其進行研究，可以通過對故障位置以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的確定來判斷故障電流以及電壓的靈敏程度。

3.2 交直流配電系統(tǒng)的故障耦合特性建模

交直流配電系統(tǒng)主要是通過換流器之間的互聯(lián)來進行工作，當(dāng)換流器出現(xiàn)故障的時候，其耦合回路會通過換流器進行流通，當(dāng)直流電源發(fā)生雙極的故障時，交流電流的注入與直流電流的注入會發(fā)生一定的變化，從而形成故障回路，進而影響交流側(cè)電流的正常運行。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對于含高密度分布式電源的配電網(wǎng)故障分析關(guān)鍵問題進行了較為系統(tǒng)的分析，并且結(jié)合行業(yè)內(nèi)的實際情況以及筆者自身的而工作經(jīng)驗給出了相應(yīng)的意見，希望對我國電力行業(yè)未來的發(fā)展起到一定的協(xié)助作用。

參考文獻

[1] 彭克，張聰，徐丙垠，等.含高密度分布式電源的配電網(wǎng)故障分析關(guān)鍵問題[J].電力系統(tǒng)自動化，2017，41（24）：184-192.

[2] 孫毅衛(wèi)，王志文，汪雨辰，等.含高密度分布式電源的配電網(wǎng)短路電流快速計算方法[J].電力建設(shè)，2016，37（5）： 118-124.

[3] 尤陽陽.高密度分布式電源接入微電網(wǎng)策略研究[D].華北電力大學(xué)，2017.

[4] 王紹文.靈活的高密度分布式電源設(shè)計[J].電子測試，2015，20（2）：185-187.