分布式電源大規模發展對電網的影響

王月強（國網浙江玉環市供電公司，浙江 玉環 317600）

在目前新能源并網的傳統火電電網當中，取得長足發展的大規模分布式電源主要為新技術領域下應用的新能源。除了風力發電所使用的風力發電機組是一種常見的分布式電源之外，基于光能源、生物能源等可再生能源所研發的光伏發電機組、生物質能發電機組也都是具有突出作用和使用價值的分布式電源，在傳統電網中有著十分深刻的影響。

1 電網中分布式電源存在的故障和影響

1.1 分布式電源電網存在的故障

在目前的電網當中，分布式電源接入電網一般需要依靠逆變器來實現，而隨著逆變器電網容量的不斷增大，分布式電源接入電網對電網運行安全的影響也將不斷提高。在逆變電網當中，會存在一定的時間段內出現電壓跌落，隨著電壓跌落，控制器的外環將會自動閉鎖，根據電路的傳遞函數，可以看出，變流器的等效增益和滯后時間常數將共同構成變流器的傳遞函數。因此通過推論可以獲知，隨著電壓的跌落，逆變電網的電路輸出電流除了會在幅值上發生深刻變化之外，還會出現嚴重的相位變化，從而引發電網故障。

1.2 分布式電源對配電網電壓的影響

首先在研究和觀察當中，并網后的分布式電源其容量的變化會對電壓曲線產生影響。本文在對分布式電源進行實驗的過程中，對其他運行條件進行設置后，使其保持不變，而單獨改變分布式電源的容量，在最大運行方式之下，相同的網絡數據、負荷大小，分布式電源功率以0.9運行，可以看出，隨著分布式電源容量的不斷增加，上游饋線傳輸速率出現了明顯的減小，饋線電壓則開始升高，而潮流則不斷衰退；下游饋線傳輸速率基本保持不變，潮流變化也較為微弱，而其所在的電壓節點的電壓則被太高，導致下游饋線整體電壓升高[1]。此外，分布式電源的位置和電源功率也會造成對電網電壓的影響，例如對分布式電源出力設置為5MW、7MW、10MW時，通過不同位置接入電網后，饋線電壓曲線出現了明顯的波動，可以表明，在不同滲透率的分布式電源分布在不同位置進行分布中，電壓分布的差別極大，同時分散電源所形成的電壓曲線，相較于集中電源也更為平滑。

1.3 分布式電源對繼電保護的影響

在目前的電網配電系統當中，配電的方式往往基于經濟角度考慮而選擇放射狀布置。為了能夠保證過電流保護，在放射電力系統當中，需要采用系統側斷路器來實現故障電流的斷開。在只有一個電源提供電流的情況下，系統側斷路器作為繼電保護能顧對電流情況作出充分判斷，從而確定其是否屬于故障電流，最終明確斷開方法。而當電網中電源方式改為分布式之后，配電網的多電源結構將出現短路電流大小、方向的改變，從而嚴重影響繼電保護對電流判斷的準確性。

2 利用雙饋風電場實現電網保護的方式

在分布式電源的并網過程中，電源形式的改變深刻地影響著傳統電網的運行安全。為了能夠解決影響，本文借助雙饋風電場的方式來對電網進行保護。

2.1 電網故障分析

在傳統的電網故障分析當中，包含對稱短路分析和不對稱短路分析兩種分析模式，來實現對電網故障的判斷。但是在分布式電源并網當中，傳統的分析方法已經不再適用。以不對稱短路分析為例，這種分析方法主要依賴交流側電流的正序分量，因此當實際發生電網故障時，電壓不發生驟降，那么不對稱短路分析將無法進行工作。本文在面對這一問題時，結合分布式電源的需要，設計了新的故障分析方法。首先，在電網故障發生時，電網內無論正序電流還是負序電流都只輸出正序電流，因此可以通過受控正序電流源的等效方法，構建等值電路。其次，對于負序以及零序網絡來說，則可以選用傳統方法對其進行電壓表示，從而將正序故障網絡清晰地分成故障前正常和故障附加兩種網絡類型，通過分量和接入節點內有源節點的分析，實現對電網故障的判斷[2]。

2.2 新型距離保護

在風力發電機組作為主要分布式電源的電網當中，由于受到自然環境和條件的限制，其所采用的就地并網方式往往尾單元連接，冰溝城集約式風電場。為了能夠實現電網的保護，本文利用了雙饋風電場當中的新型距離保護技術，來避免電網受到如功率驟降、聯絡線脫網等危害。在具體的實施過程中，本文選用輸電線路的微分方程進行保護方案的設計，并通過低通濾波、故障點電壓重構、故障距離迭代來實現距離保護。首先，需要完成對電壓和電流的處理，本文選用二階巴特沃斯的低通濾波器，降低電壓電流的高頻分量，使電流、電壓的具體數值得到測量，同時結合電氣參量，構建了參數模型，來對原始輸電線路進行模擬，在模擬的過程中，需要結合輸電線路等傳變原理對測量值進行分析。為了提升故障點電壓保護能力，還要對故障點進行重構，最后，利用迭代算法完成對距離保護準確性的計算。

3 結語

綜上所述，在目前的新能源分布式電源接入傳統電網的過程中，新的分布式電源除了會造成電網故障之外，還會對電壓、繼電保護設備產生嚴重影響，從而影響電網系統的安全平穩運行。為了保證分布式電源能夠真正應用于電網建設，本文通過雙饋路風電場聯絡線的距離保護方式，對故障情況進行檢測，最終實現對電網的保護。

[1]劉健,張小慶,同向前.含分布式電源配電網的故障定位[J/OL].電力系統自動化,2013,37(02)：36-42+48.(2012-12-07).

[2]鮑薇,胡學浩,何國慶.分布式電源并網標準研究[J].電網技術,2012,36(11)：46-52.