馬斌

國網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)縣供電公司 河南新鄉(xiāng) 453000

分布式電源指的是一種功率在10kW-30MW的小型獨(dú)立電源，在電網(wǎng)運(yùn)行中具有調(diào)峰、提高供電可行性的特點(diǎn)，且具有性價(jià)比高、能量利用效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此目前被廣泛應(yīng)用于配網(wǎng)系統(tǒng)中，以此保證供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。雖然分布式電源接入配電網(wǎng)系統(tǒng)中，能夠提高供電的可靠性和降低系統(tǒng)的損耗，但是也有其局限性所在，主要是會對配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、故障電流大小和方向進(jìn)行改變，容易引起保護(hù)裝置誤操作的情況，同時(shí)還會增加配網(wǎng)故障定位的難度。為此，以下通過建立分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)模型，結(jié)合電壓電流、接入前后等值阻抗變化量的計(jì)算依據(jù)，以此有效進(jìn)行配網(wǎng)故障區(qū)段的定位[1]。

1 分布式電源接入前故障區(qū)段的等值阻抗變化

以10kV配電網(wǎng)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，在接入分布式電源前，通過對其故障區(qū)段和非故障區(qū)段的等值阻抗進(jìn)行分析，從而明確分布式電源接入前故障發(fā)生前后各線路段的等值阻抗變化。

首先，設(shè)10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)的線路為S，阻抗為Zs，則各線路段AB、BC、CD、DE的阻抗分別是Z1、Z2、Z3、Z4，E為下游線路等值阻抗ZE，短路過度電阻為Rg。

其次，以BC線路為故障區(qū)段，并對非故障區(qū)段CD進(jìn)行分析檢測，以此獲得等值阻抗。在正常運(yùn)行的情況下，設(shè)B處保護(hù)測量的電壓和電流分別為UB、IB，故障前B點(diǎn)的等值阻抗為：ZB=UB/IB；發(fā)生故障后B處保護(hù)測量的電壓和電流為U’B、I’B，故障后Z’B=U’B/I’B，且無論故障點(diǎn)是在BC的首段還是末端，，因此根據(jù)B點(diǎn)故障前后的電壓電流對比其等值阻抗大小可得：，即在BC段故障發(fā)生之后，等值阻抗沿著B點(diǎn)向線路下游逐漸變小。

最后，由于C點(diǎn)在故障點(diǎn)B的下游，沿著C點(diǎn)向線路下游進(jìn)行觀測，等值阻抗基本沒有變化，因此可獲得結(jié)論：在線路故障發(fā)生后，故障區(qū)段的等值阻抗會變小，而非故障區(qū)段的等值阻抗基本不變。

2 分布式電源接入后故障區(qū)段的等值阻抗變化

將分布式電源接入配電網(wǎng)系統(tǒng)后，對發(fā)生故障的區(qū)段的等值阻抗變化進(jìn)行測量，需要考慮兩種情況，一種是分布式電源位于故障點(diǎn)的上游，另一種是分布式電源位于故障點(diǎn)的下游[2]。

2.1 分布式電源位于故障點(diǎn)的上游

首先，仍是以10kV配網(wǎng)線路為例，在C點(diǎn)接入分布式電源，此時(shí)AC線路段成為雙電源供電方式，其與線路保持單一電源供電方式不變。

其次，在分布式電源位于故障點(diǎn)上游時(shí)，需要考慮繼電保護(hù)裝置的整定情況，為了確保電流斷路保護(hù)動作的選擇性，應(yīng)保證B點(diǎn)的保護(hù)整定動作電流大于C點(diǎn)的最大短路電流，這樣一旦CD區(qū)段出現(xiàn)故障，則C點(diǎn)作保護(hù)動作，而B點(diǎn)不作保護(hù)動作。

最后，對分布式電源位于故障點(diǎn)上游時(shí)故障區(qū)段的等值阻抗變化進(jìn)行測量。由于是在C點(diǎn)接入分布式電源，因此在C點(diǎn)的下游電流主要是由分布式電源和系統(tǒng)電源兩個(gè)部分提供，即，則在CD段發(fā)生故障后，分布式電源并不會對C2處的短路電流產(chǎn)生影響，因此 。因?yàn)锽點(diǎn)的保護(hù)整定動作電流大于C點(diǎn)的最大短路電流，所以非故障區(qū)段BC的電流值要比B點(diǎn)保護(hù)整定值小，通過此方法可區(qū)分出故障區(qū)段和非故障區(qū)段。

2.2 分布式電源位于故障點(diǎn)下游

首先，在C點(diǎn)接入分布式電源，設(shè)BC段為故障區(qū)段，則C點(diǎn)的分布式電源仍然為故障點(diǎn)提供電流。同時(shí)，通過上述可得知，無論故障點(diǎn)是在BC段的首段還是末端，此時(shí)B點(diǎn)的電壓和電流主要是由系統(tǒng)電源提供，接入的分布式電源并不會對B點(diǎn)的電壓電流產(chǎn)生影響。

其次，設(shè)分布式電源阻抗為ZDC，則BC段的C1處在正常運(yùn)行和故障后測量的電壓和電流分別是UC1、UC2和U’C1、U’C2，故障前后C點(diǎn)的等值阻抗分別是ZC1=UC1/UC2、Z’C1=U’C1/U’C2。

最后，由于BC段為雙電源供電，因此無論故障點(diǎn)是在BC區(qū)段的首段還是末端，故障前后的電流電壓等值阻抗大小關(guān)系為：，因此從C點(diǎn)向線路下游看去，CD段、DE段等非故障區(qū)段的等值阻抗基本沒有發(fā)生變化。

3 分布式電源接入后配網(wǎng)系統(tǒng)故障定位分析

基于上述10kV配網(wǎng)在接入分布式電源前后的故障區(qū)段等值阻抗變化量分析結(jié)果可得知，可根據(jù)各個(gè)檢測點(diǎn)的等值阻抗變化量大小差異進(jìn)行故障區(qū)段的識別，且并不會受到分布式電源輸出電流的影響，只需要對故障區(qū)段和非故障區(qū)段的等值阻抗變化量值進(jìn)行計(jì)算，便可完成故障定位工作[3]。另外，在分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后，需要考慮在不同故障條件下各檢測點(diǎn)的等值阻抗變化量，如果是發(fā)生三相接地故障，則分布式電源接入前后對故障區(qū)段的電壓電流及阻抗值影響為以下幾點(diǎn)：

在分布式電源未接入之前，設(shè)BC段發(fā)生三相對稱短路故障，此時(shí)B點(diǎn)電壓會有所降低，而電流反之增大，從B點(diǎn)向線路下游看去等值阻抗值也會變小。C點(diǎn)下游電壓電流及等值阻抗不變。

在C點(diǎn)接入分布式電源后，正常運(yùn)行情況下，各檢測點(diǎn)電壓電流會隨著分布式電源輸出電流增大而增大。

在C點(diǎn)接入分布式電源后，BC段處于三相接地故障情況下，故障區(qū)段的B和C1兩個(gè)檢測點(diǎn)的電壓會減小，并且故障產(chǎn)生的部分電流會被分布式電源吸收，隨著分布式電源輸出電流的增大，吸流效果更明顯，此時(shí)線路的電流就會變小，等值阻抗也會相比較故障前更小。

由于分布式電源位于故障點(diǎn)下游時(shí)，此時(shí)經(jīng)故障點(diǎn)上游保護(hù)電流變小，所以可能會導(dǎo)致現(xiàn)有的保護(hù)不適用。針對這一情況，可借助上述判斷對區(qū)段首段等值阻抗大小的關(guān)系進(jìn)行故障區(qū)段的判斷。