电网故障中分布式电源的影响范文

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《电气自动化杂志》2014年第三期

1算例分析

在PSCAD/EMTDC中建立IEEE34节点网络仿真模型(如图2所示)。测试网络总消耗功率是1770kW，负载集中在距供电网56km处的连接点上。最远的节点距供电网59km。网络在一个单一的电压水平下进行模拟。变电站69kV/24．9kV(Δ/Y)，低压侧接地，系统的等效系统阻抗为(5+j5)Ω/相。绕线转子异步风力发电机连接在节点23上，额定输出有功功率为300kW，计算输入无功为134．5kVar，输出电压25．1kV，内阻Zw=(0．6+j1．5)Ω/相。设电弧长度L=0．15m。为了评估分布式电源对故障的影响、说明考虑电弧的必要性，本文主要做了两个仿真研究，考虑了位于配电网不同地点的几种常见故障类型。在第一个仿真中，没有分布式电源接入。在第二个仿真中，分布式电源由节点23并入电网。仿真中忽略了接地电阻，对于相间故障和两相接地故障，分别测量两个故障相的故障电流值并利用(3)式计算电弧电阻值，对于三相接地故障，测量三相电流值并利用(3)式计算三个电弧电阻值，将最后结果导出，作图比较，如图3所示。图3所示为分布式电源接入前后30节点三相接地故障电流值。分布式电源的接入节点23后，显著提高了故障电流水平。如图4所示，在分布式电源接入前后的测试网络发生单相接地故障和三相接地故障时的电弧电阻。结果显示，分布式电源加剧了配电网的故障水平，电弧电阻值比之前变小了。相间故障和两相接地故障情况与上述情况类似。当故障发生在分布式电源接入点和邻近的节点上时，故障电流水平的提高非常显著，使得电弧电阻降低。改变分布式电源的接入位置，故障电流也将随之改变，同时影响电弧电阻值。在测试网络的分析中，当分布式电源接点远离变电站时，三相和单相短路的故障电流水平显著增加。电弧电阻计算值在0．4～2．5Ω之间。远离变电所发生单相接地故障，电弧电阻达到最大值。设没有分布式电源接入的配电网电弧电阻Ra和有分布式电源接入时的配电网电弧电阻Rag之间的差异为ΔRa=Ra－Rag。ΔRa的值代表了分布式电源对不同节点相接地故障的电弧电阻的影响，如图5所示。在馈线的末端ΔRa达到最大值，即在馈线的末端发生故障时，分布式电源对电弧故障的影响最大。图6显示了根据式(4)计算的误差值。没有分布式电源接入时，由于忽略电弧，故障电流的计算误差范围为2～12．2%。在馈电线路末端发生单相接地故障时，误差最大。

2线路中电弧故障的影响因素分析

将仿真中的绕线转子异步风力发电机换双馈异步风力发电机，额定功率和额定电压相同时，同样在30节点处测得的故障电流如图7所示。双馈风力发电机与绕线异步风力发电机不同，绕线异步风力(左图绕线异步风机情况下，右图为双馈机情况下)发电机定子直接接入电网，发电机在输出有功的同时还要向电网吸收无功，补偿期间异步发电机励磁电流减小，发电机输出故障电流能力下降;双馈异步风力发电机定子侧接入电网，转子侧采用三相对称绕组，经背对背PWM(脉宽调制)双向变流器接入电网，为转子提供不间断的交流励磁电流。除了风力发电机的类型能够影响故障处的响应特性外，风机所处位置的风速也会影响故障点电流。如图8所示，表示在其他条件相同时，不同风速下故障电流的比较。影响带有分布式电源的配电网中故障特性的因素还有很多，比如故障类型、故障点位置、并网控制方式等。此外，故障切除后，不同条件下风力发电机的电压恢复能力不同，这使得故障性呈现出多样性。为了确保分布式电源并网后配电网的安全性，有必要对接入分布式电源后的配电网在发生故障后的不同故障特性进一步研究。由于篇幅所限，这里不一一分析了。

3结束语

分布式电源显著提升了对所有类型故障的故障电流水平，尤其是在分布式电源接入点或邻近节点发生故障，使电弧电阻减小的情况下。而分布式电源增大了故障电流，降低了电弧电阻，降低了电弧对保护装置测量阻抗的影响。影响分布式电源故障特性的因素有多种，发电机种类、发电机原动机所处状态等都是重要因素，在分析带有分布式电源的配电网故障时有必要根据具体情况详细分析。

作者：王双杰杨炳元高焱单位：内蒙古工业大学电力学院