分布式电源接入配电网的故障特性分析

摘  要：分布式电源接入配电网后，使网络拓扑及供电方式发生了变化。传统配电网的保护配置和整定值已经不能保证保护的正确动作，上述原因严重制约了分布式电源的大规模并网。本文围绕分布式电源接入配电网以后系统发生故障时的故障特性来展开研究。

关键词：分布式电源；配电网；故障特性

0 引言

    随着全球能源的枯竭和自然环境的破坏，新型清洁能源以其绿色无污染又可持续的特点越来越受到重视。因此，分布式电源（Distribution Generation--DG）在配电系统中得到了越来越广泛的应用^[1]。分布式电源接入配电网后，网络拓扑及供电方式发生了变化^[2]。分布式电源的接入对配电网的一些不好的方面也逐渐显现出来。特别是分布式电源与配电网并网运行时，将原来的单电源辐射式结构的配网改变为双电源或多电源的结构，会对配电网自身的潮流分布、电能质量及电力系统规划等产生很大的影响，使得配电系统故障后的故障特征及其保护方案与之前有很大的不同^[3][4]。传统的故障检测方法、保护配置模式和整定值已经不能保证保护的正确动作，上述原因严重制约了分布式电源的大规模并网。本文围绕分布式电源接入对配电网的故障特性进行了分析。

1 传统配电网的故障电流分析

本文均采用三馈线辐射型配电网，其接线如图1-1所示。这三条馈线分别用来说明DG接入馈线上下游故障情况、DG相邻馈线故障的情况及其他没有故障的线路情况。图1-1所示的三个故障位置分别代表在DG下游、上游以及相邻馈线发生故障的情况。将系统侧等效为恒定的电源E_S和系统阻抗Z_S。

图1-1 配电网接入DG的结构图

如图1-1所示，若无DG接入时，分别在图示的 f₁、f₂ 和 f₃位置发生三相短路故障，此时流过各保护的短路电流只由系统E_S 提供，设Z_f1、Z_f2、Z_f3 表示各故障点到上级母线之间的阻抗。

当在CD区段内 f₁ 处发生三相短路时，流过保护1、2、3的短路电流相同。