随着全球对可再生能源的日益重视,分布式电源(DG)在电网中的应用越来越广泛。分布式电源,如风力发电和光伏发电,接入电网后,由于其短路电流特性与传统同步发电机存在较大差异,对配电网的继电保护产生了显著影响。在不改变现有保护配置的前提下,确定合适的分布式电源准入容量变得至关重要,这直接关系到电网安全稳定运行和分布式电源的合理利用。
传统配电网通常采用单电源结构,并配备有三段式的电流保护。这三段式电流保护包括:I段瞬时电流速断保护、II段定时限电流保护和III段过电流保护。I段保护通常用于躲过线路末端的三相短路电流,而II段则与下级线路的I段保护配合,III段保护主要针对线路的最大负荷电流。这些保护措施在分布式电源接入后,必须能够适应新的电源结构和故障特性,以确保保护的可靠动作。
分布式电源包括不同类型的能源,如风力发电中的双馈异步风力发电机(DFIG),以及光伏发电站。每种分布式电源的短路电流特性不同,受到它们自身控制策略的影响。例如,DFIG和光伏发电站的低电压穿越控制策略对短路电流特性有显著影响。因此,在计算准入容量时,必须考虑这些控制策略。
研究发现,同步发电机、风电场和光伏电站在配电网同一并网点接入时,各自的准入容量存在差异。由于传统文献中的研究主要以同步发电机模型为原型进行,忽略了对其他类型分布式电源的分析,尤其是它们的控制策略,因此所得结论并不能完全适用于风电和光伏。本文通过引入DFIG和光伏电站的具体控制策略,对短路电流特性进行分析,并计算了三种类型分布式电源在特定接入点的准入容量,从而为实际工程提供指导。
在计算准入容量时,不能简单地用同步发电机的容量代替其他分布式电源,必须考虑其具体类型和控制策略。这是因为,不同类型的分布式电源,特别是风力发电和光伏发电,其短路电流特性与同步发电机存在明显差异。这些差异可能来自于电源的逆变器技术、低电压穿越能力、并网控制模式等因素。
在实际的配电网规划中,若要并入更多分布式电源,必须考虑其对现有保护配置的影响。在不同故障条件下,分布式电源可能产生短路电流,从而影响到保护装置的可靠动作。因此,对分布式电源准入容量的计算和分析,需要综合考虑继电保护的约束,确保配电网的安全稳定运行。
通过本文的研究,明确了在继电保护约束下,不同分布式电源准入容量的大小关系。这不仅为理论研究提供了参考,更重要的是,为实际工程提供了技术支持,帮助规划者确定不同类型分布式电源的接入容量,以及如何在不影响电网稳定性的前提下,优化分布式电源的利用。
关键词中的“配电网”、“风电场(DFIG)”、“光伏电站”、“短路电流特性”、“继电保护”和“准入容量”是研究的核心内容。它们涉及到的关键技术问题,包括分布式电源并网对继电保护的影响、短路电流特性的分析方法、以及在保护配置不作调整的情况下,如何计算各类型分布式电源的最大准入容量。
文献[2]至文献[8]分别从不同角度对分布式电源准入容量进行了研究。其中,文献[2]和[3]通过分析同步发电机模型,探讨了配电网允许接入的最大分布式电源容量。文献[4]通过建立同步发电机模型,分析了配电网各母线对分布式电源的准入容量及其限制因素。文献[5]和[6]则更进一步,分别针对光伏电站和逆变型分布式电源输出模型,提出了在不改变原有保护条件下的准入容量计算方法。文献[7]讨论了分布式电源的最佳并网位置,而文献[8]则关注了分布式电源的准入容量以及并网位置的优化问题。
上述研究虽然取得了一定成果,但在同步发电机模型之外,对风电和光伏的准入容量分析仍不足,特别是缺乏对这些电源控制策略的考虑。本文的创新点在于,结合了风电和光伏的具体控制策略,对DFIG和光伏电站的短路电流特性进行了详细的分析,并基于此计算了不同分布式电源在配电网中的准入容量。这些研究结果对于工程实际应用具有重要的指导意义。