▶  本文原载于《农村电工》2022年第12期 

广东潮州电力设计有限公司  苏淑婉

广东潮州供电局  王晓丰  许映春

分布式发电（Distributed Generation），又称分布式电源（下文简写为DG），是指直接连接到电网或分布在用户现场附近的小型电源装置（容量一般小于50MW），按使用的一次能源类型将其分为化石能源发电和可再生能源发电2种形式。

01

分布式电源并网要求

为保证配电网的安全运行和供电质量，分布式电源并网要满足如下几个基本要求。①保证配电网电压正常，电压偏移不超出允许的范围。②配电设备正常运行电流不超过额定值，动热稳定值不超过允许值。③短路容量不超过原有断路器、电缆等配电设备允许值。④电能质量合格，所引起的电压骤升、骤降、闪变、谐波不超过规定值。

根据以上基本要求，考虑分布式电源对配电网的影响，不同容量的分布式电源并入配电网的电压等级有不同的要求。表1所示为根据分布式电源容量选择配电网电压等级表。

与传统同步发电机不同，分布式电源（可再生能源发电）基于其发电特点，大多数经过逆变器并入电网。经过逆变器并入电网的分布式电源，输出电压电流的频率由逆变器控制方式决定，电压幅值由逆变器控制方式和直流侧电源电压决定。电网波动或故障时，分布式电源不受其影响。逆变器作为分布式电源与电网接口设备，其控制技术关系到并网的成败。常用的逆变器接口控制方法有恒功率控制（PQ控制）、下垂控制（Droop控制）、恒压恒频控制（V/f控制）。

当分布式发电进入配电网并网运行时，以下3个问题需要关注。

一是电能质量影响。根据国家标准，对电能质量的要求有5个方面：电网高次谐波、电压闪变与电压波动、三相电压及电流不平衡、电压偏差、频率偏差。如风力发电机组对电网产生影响的主要是高次谐波和电压闪变与电压波动；而光伏发电系统因为本身就是个谐波源，通过逆变器并网后主要体现在谐波和电压闪烁问题。

二是原继电保护的适应、配合。配电网中早已存在大量以辐射状网络为基础的继电保护装置。分布式电源接入后考虑经济性，不可能大量改动原保护装置来适应新增的分布式电源，而应该是其与原继电保护适应配合。传统配电网的潮流分布模式基本上是单向流动，且随着距变电站的距离增加，有功潮流逐渐减小。分布式电源的接入，必然会改变原有潮流分布，潮流方向变得极不确定；短路电流大小也会随着分布式电源接入而改变，从而影响原保护装置的保护范围，影响电网供电可靠性。

三是电网稳定性。电网稳定性包括功角稳定、频率稳定和电压稳定。分布式电源主要是对配电网电压稳定性产生影响，但是利弊要视具体情况而论。

02

故障运行仿真分析

2.1

含DG的配电网建模仿真

我国配电网结构主要是2种形式，一种是辐射状结构，一种是环网结构。由于辐射状接线具有简单、实用和经济性等优点，在我国的传统中低压配电网中占据主导地位，即使是环网形式，在正常情况下也都是开环运行。因此本文所做故障分析选择配电网形式为辐射状结构，DG模型容量小于8MVA，电压等级选择根据表1，搭建的配电网为10kV辐射状单端电源供电方式，结合实际，在馈线上接入各式负荷，并将不同分布式电源接入。具体10kV配电网线路图如图1所示，其中External Grid为单端电源，在母线WT_MV_Bus和母线PV_MV_Bus分别接入风力发电站和光伏发电站。

在选择故障方式上，以最严重故障情况即故障点发生三相短路为例。在故障切除后，有功功率（P）、无功功率（Q）经过一个暂态变化恢复额定输出，属于典型的PQ控制方式，因此，在进行短路电流计算分析影响时，将DG看成一个恒功率源，采用压控电流源来代替。经过建模推导计算，得到以下结论：与传统电网不同，智能配电网接入分布式电源之后，当在DG下游任一点发生短路故障时，不管分布式电源输出功率如何改变，在其上游流过的短路电流比未接入分布式电源之前总是相对减小，在其下游短路电流比未接入分布式电源之前总是相对增大。

2.2

短路电流的定性分析

DG 下游故障电流相比DG 未接入时总是增大，其大小与DG输出有功功率P 的二次方根近似成正相关。DG下游线路电流保护灵敏性提高；由于短路电流的增大，下游线路的电流速断保护的保护范围相应增大，当有功功率P 值过大，容易导致本线路原有电流Ⅰ段保护失去选择性，造成区外故障时出现超越，引起误动，使得下游线路供电可靠性下降。因此接入DG的下游线路电流保护在DG接入后必须检查是否满足选择性。

DG上游故障电流相比DG未接入时总是减小，其大小与DG输出有功功率P 的二次方根近似成负相关。DG上游线路电流保护灵敏性下降；由于短路电流的减小，上游线路的电流速断保护的保护范围相应缩小，P值越大，下游短路电流越大，流过DG上游线路的短路电流就越小。当P 增大到使得I 上游<0 时，即故障后DG 反向对单端电源送电时，若原上游线路装有方向保护，则完全无法适应。I 上游的绝对值大于上游支路原有电流Ⅰ段整定值时，也会造成上游支路保护失去选择性，停电面积加大。

综合以上，DG 接入配电网后，其下游短路电流总是相对增大，从而使电流保护灵敏性提高，保护范围增大，容易使断路器误动，失去选择性；其上游短路电流总是相对减小，电流保护灵敏度下降，并且DG输出功率存在某一值使得电流反向，会导致上游线路装有的方向保护不能正常工作。

（原标题：《分布式电源对配电网短路故障影响分析》）

来源丨《农村电工》2022年第12期

编辑丨陈怡涵

校对丨李   斌

审核丨张生跃

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