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《電氣自動化雜志》2014年第三期

1算例分析

在PSCAD/EMTDC中建立IEEE34節點網絡仿真模型(如圖2所示)。測試網絡總消耗功率是1770kW，負載集中在距供電網56km處的連接點上。最遠的節點距供電網59km。網絡在一個單一的電壓水平下進行模擬。變電站69kV/24．9kV(Δ/Y)，低壓側接地，系統的等效系統阻抗為(5+j5)Ω/相。繞線轉子異步風力發電機連接在節點23上，額定輸出有功功率為300kW，計算輸入無功為134．5kVar，輸出電壓25．1kV，內阻Zw=(0．6+j1．5)Ω/相。設電弧長度L=0．15m。為了評估分布式電源對故障的影響、說明考慮電弧的必要性，本文主要做了兩個仿真研究，考慮了位于配電網不同地點的幾種常見故障類型。在第一個仿真中，沒有分布式電源接入。在第二個仿真中，分布式電源由節點23并入電網。仿真中忽略了接地電阻，對于相間故障和兩相接地故障，分別測量兩個故障相的故障電流值并利用(3)式計算電弧電阻值，對于三相接地故障，測量三相電流值并利用(3)式計算三個電弧電阻值，將最后結果導出，作圖比較，如圖3所示。圖3所示為分布式電源接入前后30節點三相接地故障電流值。分布式電源的接入節點23后，顯著提高了故障電流水平。如圖4所示，在分布式電源接入前后的測試網絡發生單相接地故障和三相接地故障時的電弧電阻。結果顯示，分布式電源加劇了配電網的故障水平，電弧電阻值比之前變小了。相間故障和兩相接地故障情況與上述情況類似。當故障發生在分布式電源接入點和鄰近的節點上時，故障電流水平的提高非常顯著，使得電弧電阻降低。改變分布式電源的接入位置，故障電流也將隨之改變，同時影響電弧電阻值。在測試網絡的分析中，當分布式電源接點遠離變電站時，三相和單相短路的故障電流水平顯著增加。電弧電阻計算值在0．4～2．5Ω之間。遠離變電所發生單相接地故障，電弧電阻達到最大值。設沒有分布式電源接入的配電網電弧電阻Ra和有分布式電源接入時的配電網電弧電阻Rag之間的差異為ΔRa=Ra－Rag。ΔRa的值代表了分布式電源對不同節點相接地故障的電弧電阻的影響，如圖5所示。在饋線的末端ΔRa達到最大值，即在饋線的末端發生故障時，分布式電源對電弧故障的影響最大。圖6顯示了根據式(4)計算的誤差值。沒有分布式電源接入時，由于忽略電弧，故障電流的計算誤差范圍為2～12．2%。在饋電線路末端發生單相接地故障時，誤差最大。

2線路中電弧故障的影響因素分析

將仿真中的繞線轉子異步風力發電機換雙饋異步風力發電機，額定功率和額定電壓相同時，同樣在30節點處測得的故障電流如圖7所示。雙饋風力發電機與繞線異步風力發電機不同，繞線異步風力(左圖繞線異步風機情況下，右圖為雙饋機情況下)發電機定子直接接入電網，發電機在輸出有功的同時還要向電網吸收無功，補償期間異步發電機勵磁電流減小，發電機輸出故障電流能力下降;雙饋異步風力發電機定子側接入電網，轉子側采用三相對稱繞組，經背對背PWM(脈寬調制)雙向變流器接入電網，為轉子提供不間斷的交流勵磁電流。除了風力發電機的類型能夠影響故障處的響應特性外，風機所處位置的風速也會影響故障點電流。如圖8所示，表示在其他條件相同時，不同風速下故障電流的比較。影響帶有分布式電源的配電網中故障特性的因素還有很多，比如故障類型、故障點位置、并網控制方式等。此外，故障切除后，不同條件下風力發電機的電壓恢復能力不同，這使得故障性呈現出多樣性。為了確保分布式電源并網后配電網的安全性，有必要對接入分布式電源后的配電網在發生故障后的不同故障特性進一步研究。由于篇幅所限，這里不一一分析了。

3結束語

分布式電源顯著提升了對所有類型故障的故障電流水平，尤其是在分布式電源接入點或鄰近節點發生故障，使電弧電阻減小的情況下。而分布式電源增大了故障電流，降低了電弧電阻，降低了電弧對保護裝置測量阻抗的影響。影響分布式電源故障特性的因素有多種，發電機種類、發電機原動機所處狀態等都是重要因素，在分析帶有分布式電源的配電網故障時有必要根據具體情況詳細分析。

作者：王雙杰楊炳元高焱單位：內蒙古工業大學電力學院