分布式新能源接入配电网的继电保护探讨

分布式新能源接入配电网的继电保护探讨

黄欣

柳州供电局，广西柳州545005

[摘要]  受我国石油化石能源储量较少、人们环保意识逐渐增强及电能在生产生活中所占比重的大幅上升等因素影响，除以火电、水电为主的传统发电行业不断提高装机容量外，风能、太阳能等各类清洁能源也得到了快速发展，在电网的地位不断上升，有效推动分布式新能源的发展。继电保护作为保障配电网安全、保障电能质量的关键措施之一，需要予以高度重视。相关工作人员要充分了解分布式新能源发电的主要类型与应用特点，并寻找相关措施，强化对于分布式新能源接入配电网的继电保护工作。

[关键词]  新能源 配电网 继电保护

我国对于电力的需求随经济的不断发展而快速上升，但由于环境污染和能源紧缺等问题，清洁能源等新能源发电逐渐成为当前的重点研究对象。分布式新能源主要为风能、光伏等发电模式，其具有保护环境、节约能源的效果。

一、新能源发电主要类型和应用特点

（一）双馈型新能源发电

双馈型电源属于风力发电机组中重要类型之一，其通过定子与外部电网紧密链接，其转子的交流励磁是由交-直-交三相转换器完成，通过转子、定子两通道和电网连接交换后，可以控制其电磁功率，因此称之为双馈型电源。其中，背靠背形式的三相两点平电压型转子励磁变压器是双馈型电源最常用的形式，大部分都属于脉冲宽度调制转换器，按具体位置进行区分，两个PMW变换器分别为转子侧变换器与网测变换器。风速等外部环境因素变化会对转速产生影响，通过转子励磁电流的调整控制，能够确保定子保持恒定的输出频率。因此，无论发电机的转速出现怎样的变化，都可以保持恒定不变的输出频率。

（二）逆变型新能源发电

逆变型电源是新能源电源中的重要组成部分，其主要由永磁直驱风电机组、太阳能光伏电源、燃料电池发电系统和燃气轮机电源等组成，在当前市场较为常见。其中，永磁直驱风力发电机组原理为将风能转换为交流电后，将直流转为交流，借助逆变器转换为三相频率恒定的交流电，然后输入电网，通过中间环节对电网系统的有功和无功功率进行控制；太阳能光伏发电是通过光伏板将太阳能直接转化为电能，其属于可再生清洁能源，不会对环境产生任何污染，且在应用过程中可靠性与安全性都较高。以电力系统特性进行分析，可将光伏电源分为并网型光伏电源和独立性光伏电源两类，并网型主要由多个装置共同组成发电模块，可以建立在所有空旷的地方，此方式便于光伏发电站规模化发展，其主要是通过逆变器与交流电网互联。独立性光伏则为独立运行的发电模块，不与常规发电系统联系；燃气轮机电源则是对空气升压，然后在热交换器中加热，再与燃料充分混合并燃烧，推动涡轮转动，达到发电的目的。

二、分布式新能源接入配电网的继电保护措施

（一）正确应用双馈型电源

由于双馈型电源具有相对复杂的结构，且在运行过程中，所出现的故障问题普遍较为复杂，因此需要充分考虑各类故障条件，了解并掌握各类低压电穿越的控制措施，及二次倍频分量等各类影响因素。针对双馈型电源的特点，相关部门的技术人员需要开展配电网的继电保护工作过程中，合理应用陷波器，最大程度提取正负序分量技术的特点，并将其深入应用到双馈型电源的继电保护中。此外，技术人员必须要充分明确陷波器自身的重要功能，将其应用到电网继电控制系统中后，需要对转子变频器励磁调节控制充分应用，以发挥其最优价值，最小化陷波器所可能造成的影响。针对配电网继电保护工作，相关人员必须要充分结合定子电压方程，构建能够适合不同控制策略的双馈型电源形式，从而可以全面、统一且系统化分析与研究电源短路电流相关问题，让双馈型电源短路电流统一解析表达式作用及其价值得到充分应用与发挥的同时，还可以将统一的解析表达式应用到不同的低电压穿越控制策略中，从数据层面为分布式新能源配电网故障问题的分析与继电保护提供可靠、安全且准确的支持。

（二）为不同类型新能源电源建立等值模型

与传统的交流同步发电机存在的故障性能相比，新能源电源故障电流的特点与之存在巨大区别。所以对于分布式新能源电源接入配电网后继电保护相关问题，无法套用传统电网故障问题计算方式予以有效解决，针对此情况，相关负责人员需要在对各种类型新能源充分了解的实际基础上，按对应类型，针对性的为新能源电源建立等值模型。对新能源电源等值了解与掌握后，建立对应的受控电源电流模型。由于接入节点电压和新能源电流值间关系密切，所以无法应用统一解析表达式解答其两者间所存在的故障问题。对于三相对称电网，可以借助接点电压和对称分量法等方式，计算电网电源短路电流与电压。但对于规模较大且非特别平衡的三相配电网而言，工作人员需要应用向量分析方式，以科学合理的分析与计算短路电流和电压的故障问题，在进行继电保护工作的过程中，充分结合分布式新能源接入配电网的类型，建立有效且具有针对性的故障计算模型，使得配电网继电保护和电网短路计算工作等方面需求得到有效满足。

（三）系统评估分布式新能源接入配电网后继电保护性能

将分布式新能源电场接入配电网中，其表现出的各类复杂故障电流特性和间歇性的运行模式，都会较大程度的影响传统配电网运行过程中继电保护的效果，并且会直接影响整个电网运行的稳定性、安全性和可靠性，对于人们的日常生产生活产生严重不利影响。所以，相关工作人员需要在对分布式新能源电源充分了解的前提下，集中接入电源后，对各类组件间的距离合理控制，并做电源电流保护等措施后，在此基础上合理、科学的对配电网继电保护系统开展全面的评估与分析工作，有效控制短路电流的计算误差，确保其误差能够被控制在合理的范围内，让配电网继电保护系统的评估效果与工作质量得到有效保障，并且以此为基础，合理采取有效措施，加强对配电网的继电保护，有效提升我国电网系统运行的稳定性、安全性及可靠性。

三、总结

应用分布式新能源，可以有效缓解当前困扰我国的能源匮乏问题，在保护环境的同时，也能够有效推动社会经济的发展，顺应智能电网的发展需求。国家相关部门在此方面也给予政策支持，以促进分布式新能源发电站的完善与进步。分布式新能源并入配电网，会破坏原有配电结构，在此情况下，传统继电保护系统已经无法保障配电网的稳定运行，必须要对其予以改善及优化。相关工作人员需正确应用双馈型电源，为不同类型新能源电源建立等值模型，并系统性评估分布式新能源接入配电网后继电保护性能，合理采取有效措施，强化继电保护效果，提升电能质量，保障社会经济的稳定、和谐发展。

参考文献：

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