含分布式电源的配电网故障分析及恢复

吴日怀

（广东电网有限责任公司江门恩平供电局，广东 恩平 529400）

含分布式电源的配电网故障分析及恢复

吴日怀

（广东电网有限责任公司江门恩平供电局，广东 恩平 529400）

新时期、新形势下，广大用电客户对电力供应服务提出了全新的要求，需要供电企业提供更为高质、稳定的供电服务，同时，更加强调供电的高效、节能与环保，对此有必要研发一种全新的供电技术，发挥对供电系统的补充与补偿功效，达到预期的供电服务目标。含分布式电源的配网是对供电网的有益补充，然而，实际运行中依然可能出现故障。本文分析了含分布式电源配网故障，并提出了恢复措施。

含分布式电源；配网系统；故障分析；恢复措施

0 引言

随着整个社会用电需求量的不断上升，对配网系统提出了全新的要求，配网建设规模正在逐步扩大，配网结构也日益繁琐化、复杂化，配网系统的某一环节故障可能导致整个配网系统的瘫痪，从而造成用户大规模停电现象。为了提高供电服务水平，必须研发一种供电恢复技术，及时恢复故障区域的电力供应，这样才能确保整个电网系统的安全。

1 分布式电源的特征与类别

分布式电源是随着分布式发电技术逐渐发展起来的电源类型，该类电源同传统电网系统正在逐渐走向合并，二者之间配合使用发挥优势功能。分布式发电并网以后，配网系统的构造、运转等出现了较大变化。而且，因为分布式发电种类繁多，对应的数字模型也在担负各自任务，这样就无法依然采用传统的电网电源来发电，也就是说分布式发电模式下，当配网出现故障后，恢复故障不可以采用以往的恢复算法，需要开创全新的算法。

一般来说，故障发生后看DG是否可以充当电力系统的备用性电源，对此将DG划分成：BDG和NBDG.前者主要涵盖以下结构部件：无源逆变器、联合发电机组、以及可以储存电能的风能发电机组等。此类分布式电源一般视作电力系统的备用性电源。后者则涵盖自励发电机组，太阳能发电等，其特征是无法充当备用性电源进行使用。

同时，结合故障发生以后，分布式发电和公共配网的链接情况，能够将DG划分成“SDG”与“NSDG”，前者是当故障出现后，能够同公共配网依然维持并网状态，后者则无法并网，而是走向分离状态。

2 故障后的两类DG运行标准

配电系统出现故障问题后，DG的操作方式将关系到恢复策略的编制，对此则要细致、深入地阐述与分析。

出现故障后，含有DG的电网和工电网如果走向断开、独立运行状态，DG此时如果依然在朝其所处独立电网来输送电能，其中独立工作的电网则被叫做孤岛，传统的故障处理就是围绕孤岛展开，按照规定的标准，要尽全力控制孤岛现象，这是因为孤岛可能威胁到人身安全，特别是运维人员没能觉察到DG存在的情况下，同时，电网也可能高负载运转，分布式电能供应会影响电力供应的质量，出现电压不稳、频率反复波动甚至出现谐波问题。

更重要的是孤岛状态本身就是独立于电力系统的行为，其中必然存在多种高危风险，配网系统的整体安全得不到保证。

无语遇到哪一种故障问题，都要跳开故障点所在馈线的一切DG单元，对此则应该实施孤岛检测策略，也就是先检测发现孤岛问题，再对应实施DG跳闸控制，这一方法优点、缺点并存，其中自显著的缺陷体现在降低了供电的安全性、可靠性，具体如图1所示。

图1中，1与2都是出口断路器，A/B分别代表DG当地用户，支线负荷。假设d1处出现了故障，如果不让孤岛出现，那么DG当地用户就无法恢复正常供电，同理，如果d2处发生故障，整个配网系统的负荷超出一定范围，主网只负责为干线负荷进行电力供应，此时如果不让孤岛出现，那么A和B则都不能回归正常的电力供应。当前形势下，供电市场竞争激烈，广大客户对供电质量、供电服务水平提出了全新的要求，而且，电网系统中的分布式发电也不断增加，在这一情形下，孤岛检测的方法的弊端不彰自现。

对此，提出了全新的孤岛问题解决方案，在该方案下供电企业同用电客户最大程度上利用技术方法来运行孤岛，具体的运行模式如下：

2.1 隔离开关接口模式

具体运行图如图2所示。

当馈线出现故障问题时，2处将断开，DG则将因为负荷太重不得不停止运转，随后切断隔离开关1，DG则将再次启动，恢复供电，然而，这种模式依然存在弊端，依然需要用电客户短时间断电，而且隔离开关缺少灭弧能力，孤岛再次并网过程中，会出现更加复杂的操作流程。

2.2 多用户孤岛运行模式

这一模式核心在于，系统出现故障后，DG为用户进行电能供应的同时，同时结合自身的容量余度来为馈线中的其他负荷提供电能。如果DG容量超出一定范围，公共电网容量却达不到规定余度，无法对各个断电区供电的状态下，则可以尝试此模式。

3 含分布式电源的配电网潮流计算

把配电系统中的一切PV节点设计成断电，对应求出阻抗矩阵，自阻抗则等于各个干线支路电抗总和，互阻抗等于各条回路公共支护电抗总和。对一切PQ节点加以设置，电压静特性节点电压初始数值V=1.0∠0。

具体的潮流计算可以选择前推回代法，网络断点无功初始值Q=Qmax+Qmin/2。在此计算方法下能够获得新节点的电压，同时，实时更新，就能计算得出断点电压不匹配量，再对应求得断点处注入功率的修正偏移量，当发现其误差较大，超出了规定限制值时，则要再次进行深入计算，直至最后得到准确的结果。

4 含分布式电源的配网故障恢复方法

要在满足特定条件的基础上来编制恢复策略，具体条件为：第一，配网达到了一定的自动化程度，能够进行远距离控制，而且能够自行检测、诊断并隔离故障；第二，一切分布式电源都达到可控制效果，同时，能够对操作状态加以监测、监督。

含分布式电源的配网故障恢复流程：（1）故障出现后，如果分布式电源属于NBDG，为了确保供电水平，可以将出口位置的断路器切断，相反如果分布式电源为B型号，一方面要断开断路器，同时也要调整其接口运行模式，选择孤岛模式来为广大客户提高电能服务，如果其容量较低，低于当地客户的负荷功率，就要开展甩负荷操作。（2）在锁定并隔开故障以后，则要对失电部位进行搜索，可以利用以往的故障恢复算法来对应计算，其典型特征体现在需要在潮流计算过程中将分布式电源的影响纳入考虑范围。如果网络系统内部依然存在未恢复区，则要计算求得网络断点注入功率的修正偏移量。（3）故障馈线中的一切分布式电源，通过找寻恢复路径来逐步解除故障，如果能够发现路径，则要逐渐走向多用户孤岛工作状态，相反，则依然保持眼下的工作状态。（4）同步操作配网系统中的一切分布式电源，并进行第二次并网运行，这一阶段依然要选择最优开关，当发现开关的状态发生改变时，需要在并网过后，来调整其状态。等到除掉故障，则要重新回归到故障未发生前的工作模式。

5 总结

含有分布式电源的配网故障分析与恢复是一个复杂的过程，需要考虑多重干扰性因素，特别是配网负荷等量数据匮乏的问题，可以通过创建一个简化模型，用来计算并分析故障，同时借助此模型也能最直接地呈现出故障恢复以后的潮流分布，在失电区则要先划分孤岛，确保一些关键区域能够持续供电，再逐步恢复并优化供电服务。

［1］盛四清，梁志瑞，张文勤等.基于遗传算法的地区电网停电恢复［J］.电力系统自动化，2011，25（16）：53-55.

［2］刘栋，陈允平，沈广等.基于CSP的配电网大面积断电供电恢复模型和算法［J］.电力系统自动化，2006，30（10）：28-32.

［3］陈海琰，陈金富，段献忠.含分布式电源的配电网潮流计算［J］.电力系统自动化，2012，30（01）：35-41.

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