唐仁權(quán)

摘 要：從現(xiàn)階段我國(guó)配電網(wǎng)架構(gòu)的發(fā)展形式來(lái)看，未來(lái)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(diǎn)，而對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)故障的分析，工作將會(huì)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(guó)配電網(wǎng)得以穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件之一。本文對(duì)其造成運(yùn)行故障的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析，并且給出了自己的建議，希望對(duì)于我國(guó)電力行業(yè)未來(lái)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(wèn)題分析

中圖分類號(hào)：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（c）-0033-02

現(xiàn)階段，我國(guó)石油以及煤炭等不可再生資源被大量的開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致我國(guó)的自然環(huán)境受到很大程度的影響，同時(shí)，也使得我國(guó)對(duì)于可再生資源的開(kāi)發(fā)工作有了更加迫切的需求。電力技術(shù)是一項(xiàng)環(huán)保型的技術(shù)，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)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(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多行業(yè)都開(kāi)始將可再生能源作為行業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要依據(jù)，為了行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，更是為了對(duì)于我國(guó)所生存的大環(huán)境的保護(hù)以及愛(ài)惜。在這樣的時(shí)代背景之下，我國(guó)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(lái)的可再生資源的利用程度會(huì)不斷加大，并且電力行業(yè)將通過(guò)分布式發(fā)電的方式進(jìn)行多點(diǎn)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(shí)代的潮流需求，這也會(huì)在很大程度上帶動(dòng)電子產(chǎn)品在配電網(wǎng)上進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用，以此來(lái)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(lái)的發(fā)展過(guò)程中，配電網(wǎng)的特征會(huì)有很大程度的改變，這與時(shí)代的必然選擇是分不開(kāi)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(diǎn)。將采用大量的具有隨機(jī)性以及間歇性的分布式電源高密度接入，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，以分布式光伏等逆變型電源相對(duì)較多，同時(shí)，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(lái)提升工作的效率，并保證對(duì)于環(huán)境沒(méi)有影響。交直流電源在進(jìn)行互聯(lián)的過(guò)程中，采用靈活多變的方式來(lái)進(jìn)行。未來(lái)的智能配電將會(huì)是一次全新的科技創(chuàng)新，一方面可以與土層進(jìn)行相互的輸電體系協(xié)調(diào)，另一方面還可以進(jìn)行就地接入直流分布式電源的方式，來(lái)滿足電網(wǎng)直流接入的要求。對(duì)于智能開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，電子技術(shù)的發(fā)展已近達(dá)到了一個(gè)新的高度，涌現(xiàn)出了許多新型的輔助設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中都起到了較為理想的效果，可使用SNOP裝置，此項(xiàng)裝置可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)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(yùn)行的過(guò)程中一旦出行問(wèn)題，并不容易解決。通常會(huì)采用時(shí)空關(guān)聯(lián)的特性從而呈現(xiàn)出非線性的受控特點(diǎn)，以此來(lái)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(duì)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(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)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(jī)構(gòu)的重視。

2.1 分布式電源故障電流的特征與建模

對(duì)于分布式電源故障電流來(lái)說(shuō)，會(huì)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(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)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(guó)配電網(wǎng)的發(fā)展情況來(lái)看，研究的過(guò)程中通常采用同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)以及雙饋異發(fā)電機(jī)來(lái)進(jìn)行。雙饋式發(fā)電機(jī)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(jī)的故障電流在進(jìn)行啟動(dòng)的時(shí)候，需要穿過(guò)轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)過(guò)流使其長(zhǎng)期短路，直到系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)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(dòng)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(duì)這一特性可以對(duì)其展開(kāi)相關(guān)的維修工作。在進(jìn)行繼電保護(hù)的過(guò)程中需要獲取精準(zhǔn)的故障電流特性，例如，暫態(tài)分量的變化等等詳細(xì)的數(shù)據(jù)情況，這些數(shù)據(jù)對(duì)于繼電保護(hù)工作的展開(kāi)會(huì)提供一定的依據(jù)，采取故障定位的方法對(duì)發(fā)生故障的部位進(jìn)行排查，對(duì)輸出電源的輸出功率、端電壓以及控制策略進(jìn)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(lái)進(jìn)行的仿真平臺(tái)在很大程度上揭示了分布式電源的故障發(fā)生實(shí)際情況[3]。

在對(duì)于故障電流的量化計(jì)算方面，同步發(fā)電機(jī)的計(jì)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(guò)微積分對(duì)其進(jìn)行較為系統(tǒng)的計(jì)算，不過(guò)，其計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，一般情況下，在實(shí)際的工程過(guò)程中，不必使用如此復(fù)雜的計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算，可以基于電力電子設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模型的建設(shè)，在早期工作開(kāi)展的過(guò)程中，并沒(méi)有對(duì)于低電壓的具體要求，隨著各個(gè)國(guó)家對(duì)于低電壓的相關(guān)要求規(guī)定越來(lái)越嚴(yán)格，在低電壓的穿越控制之下故障電流的特點(diǎn)變得更加明顯，可以根據(jù)低電壓的具體跌落的程度來(lái)判斷電壓的運(yùn)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(jiàn)，對(duì)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(wú)換向性的優(yōu)點(diǎn)，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(duì)于兩電平壓電壓源型換流器的應(yīng)用程度來(lái)說(shuō)，應(yīng)用的過(guò)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(duì)于直流配電系統(tǒng)的研究還相對(duì)較少，并沒(méi)有呈現(xiàn)出規(guī)模，目前，可以采用MMC的方法對(duì)其進(jìn)行研究，這種研究方法主要適用于背靠背的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，要對(duì)其進(jìn)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(duì)較少，只是根據(jù)不同的暫態(tài)過(guò)程給出了不同的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理[4]。在實(shí)際工作展開(kāi)的過(guò)程中，要根據(jù)交直流之間的等值建模的不同進(jìn)行具體的討論。

3 對(duì)于關(guān)鍵問(wèn)題的研究以及展望

3.1 分布式電源故障特性理論解析

對(duì)于分布式電源的故障來(lái)說(shuō)，在交直流的配電系統(tǒng)中較為常見(jiàn)，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(shí)候，二者會(huì)互相影響，逆變型分布式電源在不同的階段所表現(xiàn)出來(lái)的出力特性、不同故障點(diǎn)電壓的跌落程度等都不一樣。

在對(duì)分布式電源的故障進(jìn)行計(jì)算建模的時(shí)候，要主要以一個(gè)分布式電源為研究的主要對(duì)象，根據(jù)運(yùn)行之后的電壓值進(jìn)行判斷，根據(jù)其特性來(lái)選擇具體的計(jì)算建模方法，在理論的基礎(chǔ)之上對(duì)其進(jìn)行研究，可以通過(guò)對(duì)故障位置以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的確定來(lái)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(guò)換流器之間的互聯(lián)來(lái)進(jìn)行工作，當(dāng)換流器出現(xiàn)故障的時(shí)候，其耦合回路會(huì)通過(guò)換流器進(jìn)行流通，當(dāng)直流電源發(fā)生雙極的故障時(shí)，交流電流的注入與直流電流的注入會(huì)發(fā)生一定的變化，從而形成故障回路，進(jìn)而影響交流側(cè)電流的正常運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

[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(wèn)題[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)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(jì)算方法[J].電力建設(shè)，2016，37（5）： 118-124.

[3] 尤陽(yáng)陽(yáng).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(jì)[J].電子測(cè)試，2015，20（2）：185-187.