含高密度分布式电源的配电网故障分析关键问题

唐仁权

摘 要：从现阶段我国配电网架构的发展形式来看，未来的发展架构将具备分布式电源高密度接入以及交直流混联接入等技术特点，而对于互联网故障的分析，工作将会面临更高的技术方面的挑战，高密度的分布式电源的配电网故障分析是我国配电网得以稳定运行的重要条件之一。本文对其造成运行故障的关键问题进行了分析，并且给出了自己的建议，希望对于我国电力行业未来的发展起到了一定的辅助作用。

关键词：高密度 分布式电源 电网故障 问题分析

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（c）-0033-02

现阶段，我国石油以及煤炭等不可再生资源被大量的开发，导致我国的自然环境受到很大程度的影响，同时，也使得我国对于可再生资源的开发工作有了更加迫切的需求。电力技术是一项环保型的技术，我国已经开始尝试采用电力资源渐渐取代不可再生资源，并且已经取得了阶段性的成果。随着我国科学技术的不断发展，很多行业都开始将可再生能源作为行业运转的主要依据，为了行业可持续发展的同时，更是为了对于我国所生存的大环境的保护以及爱惜。在这样的时代背景之下，我国配电网的结构发生了根本性的变化，这直接导致资源的利用主体更加偏向于可再生资源，未来的可再生资源的利用程度会不断加大，并且电力行业将通过分布式发电的方式进行多点位、高密度的形式接入配电网，这就要求分布式电网的发展速度要有所提升，从而更好地适应时代的潮流需求，这也会在很大程度上带动电子产品在配电网上进行科学合理的应用，以此来提高工作的质量以及工作的效率[1]。

1 配电网的特征以及将面临的挑战

在未来的发展过程中，配电网的特征会有很大程度的改变，这与时代的必然选择是分不开的，其构架应该具备交直流混联以及分布式电源高密度接入的特点。将采用大量的具有随机性以及间歇性的分布式电源高密度接入，在实际运行的过程中，以分布式光伏等逆变型电源相对较多，同时，将采用交直流微电网以及虚拟电厂等新型的网络组态，以此来提升工作的效率，并保证对于环境没有影响。交直流电源在进行互联的过程中，采用灵活多变的方式来进行。未来的智能配电将会是一次全新的科技创新，一方面可以与土层进行相互的输电体系协调，另一方面还可以进行就地接入直流分布式电源的方式，来满足电网直流接入的要求。对于智能开关的设计来说，电子技术的发展已近达到了一个新的高度，涌现出了许多新型的辅助设备，在实际应用的过程中都起到了较为理想的效果，可使用SNOP装置，此项装置可以代替传统的联络开关，从而实现闭环运行[2]。通常情况下，配电网的结构较为复杂，尤其是大量的逆变型分布式电源以及电子设备的接入，使得配电网在运行的过程中一旦出行问题，并不容易解决。通常会采用时空关联的特性从而呈现出非线性的受控特点，以此来分析故障产生的原因，这与传统的故障分析方法有很大的不同，对于故障分析人员是一次挑战。

2 故障分析研究现状

随着我国科学技术的不断发展，我国电网的智能程度不断的提升，含分布式电源的交直流配电系统的分析逐渐引起了相关科研机构的重视。

2.1 分布式电源故障电流的特征与建模

对于分布式电源故障电流来说，会在很大程度上导致电流大小以及分布规律发生变化，从而导致其运行出现问题，这种故障的出现与分布式电源的类型有很大关系，就目前我国配电网的发展情况来看，研究的过程中通常采用同步发电机、异步发电机以及双馈异发电机来进行。双馈式发电机的故障电流特征与电路工作的方式有很大关系。双馈发电机的故障电流在进行启动的时候，需要穿过转子绕组出现过流使其长期短路，直到系统恢复正常运行为止。经逆变器并网的分布式电源故障的产生原因较为复杂，并且不容易修复，由于逆变器具有一定的流动功能，所传输的电流有限，并且电源在不同阶段所流通的短路电流量也有所变化，针对这一特性可以对其展开相关的维修工作。在进行继电保护的过程中需要获取精准的故障电流特性，例如，暂态分量的变化等等详细的数据情况，这些数据对于继电保护工作的展开会提供一定的依据，采取故障定位的方法对发生故障的部位进行排查，对输出电源的输出功率、端电压以及控制策略进行研究，目前，大多数的研究都是基于数字仿真的形式来进行的仿真平臺在很大程度上揭示了分布式电源的故障发生实际情况[3]。

在对于故障电流的量化计算方面，同步发电机的计算模型已经较为完善，这与分布式电源的应用有很大的关系，可以通过微积分对其进行较为系统的计算，不过，其计算过程较为复杂，一般情况下，在实际的工程过程中，不必使用如此复杂的计算方式进行计算，可以基于电力电子设备的运行特点进行稳态模型的建设，在早期工作开展的过程中，并没有对于低电压的具体要求，随着各个国家对于低电压的相关要求规定越来越严格，在低电压的穿越控制之下故障电流的特点变得更加明显，可以根据低电压的具体跌落的程度来判断电压的运行情况。

2.2 交直流配电系统的故障特征分析与建模

现阶段，电力交直流配电系统的故障较为常见，对其治理方法也有很多，其中基于全控型电力电子晶体管的柔性系统拥有灵活性以及无换向性的优点，已经成为现阶段行业内研究以及发展的主要方向。对于两电平压电压源型换流器的应用程度来说，应用的过程中取得了较为理想的效果。在故障的建模方面，交直流配电网络的故障模型较为完善，但是对于直流配电系统的研究还相对较少，并没有呈现出规模，目前，可以采用MMC的方法对其进行研究，这种研究方法主要适用于背靠背的网络拓扑结构，要对其进行系统的结构建模，现阶段，网络的结构更像是直流的变电站。除此之外，交直流系统之间的关系建模目前所涉及的研究相对较少，只是根据不同的暂态过程给出了不同的运转机理[4]。在实际工作展开的过程中，要根据交直流之间的等值建模的不同进行具体的讨论。

3 对于关键问题的研究以及展望

3.1 分布式电源故障特性理论解析

对于分布式电源的故障来说，在交直流的配电系统中较为常见，分布式的电源存在恒定的输出功率，当高密度电源接入的时候，二者会互相影响，逆变型分布式电源在不同的阶段所表现出来的出力特性、不同故障点电压的跌落程度等都不一样。

在对分布式电源的故障进行计算建模的时候，要主要以一个分布式电源为研究的主要对象，根据运行之后的电压值进行判断，根据其特性来选择具体的计算建模方法，在理论的基础之上对其进行研究，可以通过对故障位置以及相关网络参数的确定来判断故障电流以及电压的灵敏程度。

3.2 交直流配电系统的故障耦合特性建模

交直流配电系统主要是通过换流器之间的互联来进行工作，当换流器出现故障的时候，其耦合回路会通过换流器进行流通，当直流电源发生双极的故障时，交流电流的注入与直流电流的注入会发生一定的变化，从而形成故障回路，进而影响交流侧电流的正常运行。

4 结语

综上所述，本文对于含高密度分布式电源的配电网故障分析关键问题进行了较为系统的分析，并且结合行业内的实际情况以及笔者自身的而工作经验给出了相应的意见，希望对我国电力行业未来的发展起到一定的协助作用。

参考文献

[1] 彭克，张聪，徐丙垠，等.含高密度分布式电源的配电网故障分析关键问题[J].电力系统自动化，2017，41（24）：184-192.

[2] 孙毅卫，王志文，汪雨辰，等.含高密度分布式电源的配电网短路电流快速计算方法[J].电力建设，2016，37（5）： 118-124.

[3] 尤阳阳.高密度分布式电源接入微电网策略研究[D].华北电力大学，2017.

[4] 王绍文.灵活的高密度分布式电源设计[J].电子测试，2015，20（2）：185-187.