配电网故障研究的现状.doc

1.2配电网故障研究的现状 近年来，随着一次化石能源几近枯竭、环境污染以及土地紧张等一系列问题日趋严重，利用可再生能源的分布式发电技术已成为世界各国重点发展战略之一，为之付出巨大努力，并在一些西方发达国家取得了显著成果： 在欧洲，各国中大力的推广分布式发电技术。同时也要重视分布式发电对大电网的影响，需要进行并网模式下的联接问题的研究。因而在 2001 年 12 月出台了一个目的是促进包括分布式发电技术的“能源网络通道”的名为“Integration”的计划，进而可以统一的协作调度欧洲各国的分布式发电系统，确保供电可靠性和安全性。目前对于含有分布式电源的系统分析，主要考虑分布式电源输出的不确定性，并以此为基础对保护的配置与整定做出改进。不同控制方式下分布式电源的输出特性具有明显的区别，在电网的运行分析中已经考虑了控制模式的影响。而控制系统对逆变电源输出量（电压、电流）的限制也是其与传统电源（同步发电机）的不同之处，以致对逆变电源在系统故障情况下的输出特性起着决定性的影响。因此，对含控制系统的分布式电源进行全面的故障分析成为研究的热点。 我国对分布式电源的研究虽然尚处在起步阶段，但已经引起了相当程度的重视。目前的工作主要是对分布式电源电源系统本身的理论研究。在全国很多地方已经兴建了利用新型清洁能源的分布式电源，如光伏发电和风电。同时也有一些热、冷、电联产的分布式发电系统投入运行。目前分布式电源接入大电网还存在一些问题并对电网运行安全有一定的影响。因而分布式电源还没有充分发挥出它的作用，在当中有很多问题有待解决。 在传统的类型划分中，根据分布式电源的燃料和发电方式的不同分布式电源可分为以下两种：第一种是发出直流而需要经过整流逆变才能接入电网的逆变型分布式电源，第二种是发出交流不需经过整流逆变即接入电网的非逆变变型分布式电源，而此类分布式电源按照频率又可以划分为高频交流电源和工频交流电源。在实际生产应用中，由于现阶段即使是非逆变类分布式电源也要经过诸如调频逆变器之类的电力电子器件，使得传统的根据逆变和非逆变的划分方法显得很不准确。按照较新的分布式电源类型划分原则将分布式电源划分为：(1)交直交电源，如微型燃气轮机等，其发出的是高频的交流电，需要将其整流后再逆变。(2)直流电源，如光伏发电、燃料电池、及储能装置，其发出的是直流电，需要逆变后并网。3)工频交流电源，如风力发电机和传统的小功率发电机等。现阶段的研究实验，一般将分布式电源简化为不计衰减的恒定电流源或含内阻抗的恒定情况存在较大不同，难以满足保护特电势源，这些简化的分析结果与实际性分析的应用要求。因而现阶段对逆变型分布式电源接入后的配电网故障特性分析和继电保护动作特性的研究工作通常分为以下几个方面：(1) 短路电流特性方面：目前的交直交电源、直流电源和工频交流电源三类分布式电源之中，逆变型分布式电源占有相当大的比重，而逆变型分布式电源不同于传统的同步电机，其内部的电力电子器件的短路电流承受能力有一定的约束条件，其内部保护是否动作决定着短路电流特性。因而在逆变型分布式电源接入电网前，需要对其短路电流特性进行分析。(2) 电源短路计算等值模型建立方面：在传统的配电网短路电流计算中，将同步电机等效为一个电压源和阻抗，而逆变型分布式电源是否同样能够等效为一个电压源和输出阻抗需要进行研究分析。而短路计算可以说是继电保护整定的基础，因此对逆变型分布式电源短路计算等值模型需要进一步研究分析。(3) 原先配电网保护整定影响方面：分布式电源的接入对原先配电网保护整定带来一些问题，如改变了传统配电网的网架结构，使得原先的短路电流和电压分布发生了变化。另外含有分布式电源的配电网故障特性与传统同步电机电源特性存在较大差异，因而需要对逆变型分布式电源接入后的配电网的故障特性进一步研究。(4) 原配电网保护调整方面：由于传统配电网为单电源辐射状网络，并且配电网上80%的故障是瞬时的，所以传统重合闸装置，但是这种保护不具有方配电网的保护配置一般为在变电站处装设过电流保护，主馈线上配置自动向性。因此，对分布式电源接入配电网后的配电网保护动作特性进一步研究，以达到以最小的调整来适应分布式电源接入的目的。现有的文献所提出的保护方案，一般将分布式电源简化为不计衰减的恒定电流源或含内阻抗的恒定电势源，没有考虑不同分布式电源所提供的短路电流的特性差异，也没有考虑分布式电源自身的保护动作对于短路电流的影响，这些简化的分析结果与实际情况存在较大不同，难以满足保护特性分析和整定计算的应用要求。1.3内容及章节安排现阶段的分布式电源只要有以下几种类型：以光伏发电为供能形式的直流发电电源，以微型燃气轮机为代表的高频交流电源和主要向电网提供工频交流电的风力发电电源。文章中所研究的分布式