含分布式電源的配電網(wǎng)故障分析及恢復(fù)

吳日懷

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

含分布式電源的配電網(wǎng)故障分析及恢復(fù)

吳日懷

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局，廣東 恩平 529400）

新時期、新形勢下，廣大用電客戶對電力供應(yīng)服務(wù)提出了全新的要求，需要供電企業(yè)提供更為高質(zhì)、穩(wěn)定的供電服務(wù)，同時，更加強調(diào)供電的高效、節(jié)能與環(huán)保，對此有必要研發(fā)一種全新的供電技術(shù)，發(fā)揮對供電系統(tǒng)的補充與補償功效，達到預(yù)期的供電服務(wù)目標。含分布式電源的配網(wǎng)是對供電網(wǎng)的有益補充，然而，實際運行中依然可能出現(xiàn)故障。本文分析了含分布式電源配網(wǎng)故障，并提出了恢復(fù)措施。

含分布式電源；配網(wǎng)系統(tǒng)；故障分析；恢復(fù)措施

0 引言

隨著整個社會用電需求量的不斷上升，對配網(wǎng)系統(tǒng)提出了全新的要求，配網(wǎng)建設(shè)規(guī)模正在逐步擴大，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)也日益繁瑣化、復(fù)雜化，配網(wǎng)系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)故障可能導(dǎo)致整個配網(wǎng)系統(tǒng)的癱瘓，從而造成用戶大規(guī)模停電現(xiàn)象。為了提高供電服務(wù)水平，必須研發(fā)一種供電恢復(fù)技術(shù)，及時恢復(fù)故障區(qū)域的電力供應(yīng)，這樣才能確保整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。

1 分布式電源的特征與類別

分布式電源是隨著分布式發(fā)電技術(shù)逐漸發(fā)展起來的電源類型，該類電源同傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)正在逐漸走向合并，二者之間配合使用發(fā)揮優(yōu)勢功能。分布式發(fā)電并網(wǎng)以后，配網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)造、運轉(zhuǎn)等出現(xiàn)了較大變化。而且，因為分布式發(fā)電種類繁多，對應(yīng)的數(shù)字模型也在擔(dān)負各自任務(wù)，這樣就無法依然采用傳統(tǒng)的電網(wǎng)電源來發(fā)電，也就是說分布式發(fā)電模式下，當(dāng)配網(wǎng)出現(xiàn)故障后，恢復(fù)故障不可以采用以往的恢復(fù)算法，需要開創(chuàng)全新的算法。

一般來說，故障發(fā)生后看DG是否可以充當(dāng)電力系統(tǒng)的備用性電源，對此將DG劃分成：BDG和NBDG.前者主要涵蓋以下結(jié)構(gòu)部件：無源逆變器、聯(lián)合發(fā)電機組、以及可以儲存電能的風(fēng)能發(fā)電機組等。此類分布式電源一般視作電力系統(tǒng)的備用性電源。后者則涵蓋自勵發(fā)電機組，太陽能發(fā)電等，其特征是無法充當(dāng)備用性電源進行使用。

同時，結(jié)合故障發(fā)生以后，分布式發(fā)電和公共配網(wǎng)的鏈接情況，能夠?qū)G劃分成“SDG”與“NSDG”，前者是當(dāng)故障出現(xiàn)后，能夠同公共配網(wǎng)依然維持并網(wǎng)狀態(tài)，后者則無法并網(wǎng)，而是走向分離狀態(tài)。

2 故障后的兩類DG運行標準

配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題后，DG的操作方式將關(guān)系到恢復(fù)策略的編制，對此則要細致、深入地闡述與分析。

出現(xiàn)故障后，含有DG的電網(wǎng)和工電網(wǎng)如果走向斷開、獨立運行狀態(tài)，DG此時如果依然在朝其所處獨立電網(wǎng)來輸送電能，其中獨立工作的電網(wǎng)則被叫做孤島，傳統(tǒng)的故障處理就是圍繞孤島展開，按照規(guī)定的標準，要盡全力控制孤島現(xiàn)象，這是因為孤島可能威脅到人身安全，特別是運維人員沒能覺察到DG存在的情況下，同時，電網(wǎng)也可能高負載運轉(zhuǎn)，分布式電能供應(yīng)會影響電力供應(yīng)的質(zhì)量，出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、頻率反復(fù)波動甚至出現(xiàn)諧波問題。

更重要的是孤島狀態(tài)本身就是獨立于電力系統(tǒng)的行為，其中必然存在多種高危風(fēng)險，配網(wǎng)系統(tǒng)的整體安全得不到保證。

無語遇到哪一種故障問題，都要跳開故障點所在饋線的一切DG單元，對此則應(yīng)該實施孤島檢測策略，也就是先檢測發(fā)現(xiàn)孤島問題，再對應(yīng)實施DG跳閘控制，這一方法優(yōu)點、缺點并存，其中自顯著的缺陷體現(xiàn)在降低了供電的安全性、可靠性，具體如圖1所示。

圖1中，1與2都是出口斷路器，A/B分別代表DG當(dāng)?shù)赜脩?，支線負荷。假設(shè)d1處出現(xiàn)了故障，如果不讓孤島出現(xiàn)，那么DG當(dāng)?shù)赜脩艟蜔o法恢復(fù)正常供電，同理，如果d2處發(fā)生故障，整個配網(wǎng)系統(tǒng)的負荷超出一定范圍，主網(wǎng)只負責(zé)為干線負荷進行電力供應(yīng)，此時如果不讓孤島出現(xiàn)，那么A和B則都不能回歸正常的電力供應(yīng)。當(dāng)前形勢下，供電市場競爭激烈，廣大客戶對供電質(zhì)量、供電服務(wù)水平提出了全新的要求，而且，電網(wǎng)系統(tǒng)中的分布式發(fā)電也不斷增加，在這一情形下，孤島檢測的方法的弊端不彰自現(xiàn)。

對此，提出了全新的孤島問題解決方案，在該方案下供電企業(yè)同用電客戶最大程度上利用技術(shù)方法來運行孤島，具體的運行模式如下：

2.1 隔離開關(guān)接口模式

具體運行圖如圖2所示。

當(dāng)饋線出現(xiàn)故障問題時，2處將斷開，DG則將因為負荷太重不得不停止運轉(zhuǎn)，隨后切斷隔離開關(guān)1，DG則將再次啟動，恢復(fù)供電，然而，這種模式依然存在弊端，依然需要用電客戶短時間斷電，而且隔離開關(guān)缺少滅弧能力，孤島再次并網(wǎng)過程中，會出現(xiàn)更加復(fù)雜的操作流程。

2.2 多用戶孤島運行模式

這一模式核心在于，系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，DG為用戶進行電能供應(yīng)的同時，同時結(jié)合自身的容量余度來為饋線中的其他負荷提供電能。如果DG容量超出一定范圍，公共電網(wǎng)容量卻達不到規(guī)定余度，無法對各個斷電區(qū)供電的狀態(tài)下，則可以嘗試此模式。

3 含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計算

把配電系統(tǒng)中的一切PV節(jié)點設(shè)計成斷電，對應(yīng)求出阻抗矩陣，自阻抗則等于各個干線支路電抗總和，互阻抗等于各條回路公共支護電抗總和。對一切PQ節(jié)點加以設(shè)置，電壓靜特性節(jié)點電壓初始數(shù)值V=1.0∠0。

具體的潮流計算可以選擇前推回代法，網(wǎng)絡(luò)斷點無功初始值Q=Qmax+Qmin/2。在此計算方法下能夠獲得新節(jié)點的電壓，同時，實時更新，就能計算得出斷點電壓不匹配量，再對應(yīng)求得斷點處注入功率的修正偏移量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其誤差較大，超出了規(guī)定限制值時，則要再次進行深入計算，直至最后得到準確的結(jié)果。

4 含分布式電源的配網(wǎng)故障恢復(fù)方法

要在滿足特定條件的基礎(chǔ)上來編制恢復(fù)策略，具體條件為：第一，配網(wǎng)達到了一定的自動化程度，能夠進行遠距離控制，而且能夠自行檢測、診斷并隔離故障；第二，一切分布式電源都達到可控制效果，同時，能夠?qū)Σ僮鳡顟B(tài)加以監(jiān)測、監(jiān)督。

含分布式電源的配網(wǎng)故障恢復(fù)流程：（1）故障出現(xiàn)后，如果分布式電源屬于NBDG，為了確保供電水平，可以將出口位置的斷路器切斷，相反如果分布式電源為B型號，一方面要斷開斷路器，同時也要調(diào)整其接口運行模式，選擇孤島模式來為廣大客戶提高電能服務(wù)，如果其容量較低，低于當(dāng)?shù)乜蛻舻呢摵晒β?，就要開展甩負荷操作。（2）在鎖定并隔開故障以后，則要對失電部位進行搜索，可以利用以往的故障恢復(fù)算法來對應(yīng)計算，其典型特征體現(xiàn)在需要在潮流計算過程中將分布式電源的影響納入考慮范圍。如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部依然存在未恢復(fù)區(qū)，則要計算求得網(wǎng)絡(luò)斷點注入功率的修正偏移量。（3）故障饋線中的一切分布式電源，通過找尋恢復(fù)路徑來逐步解除故障，如果能夠發(fā)現(xiàn)路徑，則要逐漸走向多用戶孤島工作狀態(tài)，相反，則依然保持眼下的工作狀態(tài)。（4）同步操作配網(wǎng)系統(tǒng)中的一切分布式電源，并進行第二次并網(wǎng)運行，這一階段依然要選擇最優(yōu)開關(guān)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)開關(guān)的狀態(tài)發(fā)生改變時，需要在并網(wǎng)過后，來調(diào)整其狀態(tài)。等到除掉故障，則要重新回歸到故障未發(fā)生前的工作模式。

5 總結(jié)

含有分布式電源的配網(wǎng)故障分析與恢復(fù)是一個復(fù)雜的過程，需要考慮多重干擾性因素，特別是配網(wǎng)負荷等量數(shù)據(jù)匱乏的問題，可以通過創(chuàng)建一個簡化模型，用來計算并分析故障，同時借助此模型也能最直接地呈現(xiàn)出故障恢復(fù)以后的潮流分布，在失電區(qū)則要先劃分孤島，確保一些關(guān)鍵區(qū)域能夠持續(xù)供電，再逐步恢復(fù)并優(yōu)化供電服務(wù)。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.156