分布式电源大规模发展对电网的影响

王月强（国网浙江玉环市供电公司，浙江 玉环 317600）

在目前新能源并网的传统火电电网当中，取得长足发展的大规模分布式电源主要为新技术领域下应用的新能源。除了风力发电所使用的风力发电机组是一种常见的分布式电源之外，基于光能源、生物能源等可再生能源所研发的光伏发电机组、生物质能发电机组也都是具有突出作用和使用价值的分布式电源，在传统电网中有着十分深刻的影响。

1 电网中分布式电源存在的故障和影响

1.1 分布式电源电网存在的故障

在目前的电网当中，分布式电源接入电网一般需要依靠逆变器来实现，而随着逆变器电网容量的不断增大，分布式电源接入电网对电网运行安全的影响也将不断提高。在逆变电网当中，会存在一定的时间段内出现电压跌落，随着电压跌落，控制器的外环将会自动闭锁，根据电路的传递函数，可以看出，变流器的等效增益和滞后时间常数将共同构成变流器的传递函数。因此通过推论可以获知，随着电压的跌落，逆变电网的电路输出电流除了会在幅值上发生深刻变化之外，还会出现严重的相位变化，从而引发电网故障。

1.2 分布式电源对配电网电压的影响

首先在研究和观察当中，并网后的分布式电源其容量的变化会对电压曲线产生影响。本文在对分布式电源进行实验的过程中，对其他运行条件进行设置后，使其保持不变，而单独改变分布式电源的容量，在最大运行方式之下，相同的网络数据、负荷大小，分布式电源功率以0.9运行，可以看出，随着分布式电源容量的不断增加，上游馈线传输速率出现了明显的减小，馈线电压则开始升高，而潮流则不断衰退；下游馈线传输速率基本保持不变，潮流变化也较为微弱，而其所在的电压节点的电压则被太高，导致下游馈线整体电压升高[1]。此外，分布式电源的位置和电源功率也会造成对电网电压的影响，例如对分布式电源出力设置为5MW、7MW、10MW时，通过不同位置接入电网后，馈线电压曲线出现了明显的波动，可以表明，在不同渗透率的分布式电源分布在不同位置进行分布中，电压分布的差别极大，同时分散电源所形成的电压曲线，相较于集中电源也更为平滑。

1.3 分布式电源对继电保护的影响

在目前的电网配电系统当中，配电的方式往往基于经济角度考虑而选择放射状布置。为了能够保证过电流保护，在放射电力系统当中，需要采用系统侧断路器来实现故障电流的断开。在只有一个电源提供电流的情况下，系统侧断路器作为继电保护能顾对电流情况作出充分判断，从而确定其是否属于故障电流，最终明确断开方法。而当电网中电源方式改为分布式之后，配电网的多电源结构将出现短路电流大小、方向的改变，从而严重影响继电保护对电流判断的准确性。

2 利用双馈风电场实现电网保护的方式

在分布式电源的并网过程中，电源形式的改变深刻地影响着传统电网的运行安全。为了能够解决影响，本文借助双馈风电场的方式来对电网进行保护。

2.1 电网故障分析

在传统的电网故障分析当中，包含对称短路分析和不对称短路分析两种分析模式，来实现对电网故障的判断。但是在分布式电源并网当中，传统的分析方法已经不再适用。以不对称短路分析为例，这种分析方法主要依赖交流侧电流的正序分量，因此当实际发生电网故障时，电压不发生骤降，那么不对称短路分析将无法进行工作。本文在面对这一问题时，结合分布式电源的需要，设计了新的故障分析方法。首先，在电网故障发生时，电网内无论正序电流还是负序电流都只输出正序电流，因此可以通过受控正序电流源的等效方法，构建等值电路。其次，对于负序以及零序网络来说，则可以选用传统方法对其进行电压表示，从而将正序故障网络清晰地分成故障前正常和故障附加两种网络类型，通过分量和接入节点内有源节点的分析，实现对电网故障的判断[2]。

2.2 新型距离保护

在风力发电机组作为主要分布式电源的电网当中，由于受到自然环境和条件的限制，其所采用的就地并网方式往往尾单元连接，冰沟城集约式风电场。为了能够实现电网的保护，本文利用了双馈风电场当中的新型距离保护技术，来避免电网受到如功率骤降、联络线脱网等危害。在具体的实施过程中，本文选用输电线路的微分方程进行保护方案的设计，并通过低通滤波、故障点电压重构、故障距离迭代来实现距离保护。首先，需要完成对电压和电流的处理，本文选用二阶巴特沃斯的低通滤波器，降低电压电流的高频分量，使电流、电压的具体数值得到测量，同时结合电气参量，构建了参数模型，来对原始输电线路进行模拟，在模拟的过程中，需要结合输电线路等传变原理对测量值进行分析。为了提升故障点电压保护能力，还要对故障点进行重构，最后，利用迭代算法完成对距离保护准确性的计算。

3 结语

综上所述，在目前的新能源分布式电源接入传统电网的过程中，新的分布式电源除了会造成电网故障之外，还会对电压、继电保护设备产生严重影响，从而影响电网系统的安全平稳运行。为了保证分布式电源能够真正应用于电网建设，本文通过双馈路风电场联络线的距离保护方式，对故障情况进行检测，最终实现对电网的保护。

[1]刘健,张小庆,同向前.含分布式电源配电网的故障定位[J/OL].电力系统自动化,2013,37(02)：36-42+48.(2012-12-07).

[2]鲍薇,胡学浩,何国庆.分布式电源并网标准研究[J].电网技术,2012,36(11)：46-52.