配电系统中的瞬时故障

在配电系统中，80%-90%的故障都是瞬时故障。发生故障时，线路被保护迅速断开，随即重合闸。

当分布式电源接入配电网后，线路发生故障后重合闸，此时分布式电源没有跳离线路，这将产生两种潜在威胁，即非同期重合闸和故障点电弧重燃。本课题，我们重点考虑的是非同期重合闸。

非同期重合闸：当线路上发生故障，断路器跳闸，此时分布式电源仍然并列于配电网，形成电力孤岛。从跳闸到重合闸这段时间，系统电源与电力孤岛可能会产生相角差。此时非同期重合闸会产生很大的冲击电流。冲击电流会造成线路保护的误动，使重合闸失去迅速恢复瞬时性故障的功能。特别是当分布式电源的容量比较大，冲击电流超过发电机能承受的最大值，会对发电机组造成破坏。

下面重点研究一下本课题的主要内容，包含分布式电源的配电网，其基本结构如下图所示：

下面基于这个结构图，我们来讨论一下，非同期重合闸和冲击电流的相关要点。

当故障发生在上图F1处。则保护1动作切除故障线路，将系统电源S与配电网解列开来。但分布式发电机组容量小于负荷容量，更远小于系统容量，在失去系统电源后，分布式发电机组将快速失去稳定性。且断路器1处的重合闸无法进行检无压重合，若在断路器1处强行手动重合，系统电源和分布式发电两者的电压相角差可能是0～360任意值，则保护1可能会检测到冲击电流，当分布式发电容量比较大时，冲击电流会超过发电机运行的最大冲击电流，对机组产生影响，甚至损坏机组，重合闸也失去了迅速恢复瞬时故障的能力，所以在这样的

情况下自同期重合闸的方式不能满足要求。

若短路故障F2、F3发生在非系统电源和分布式发电之间的线路上时，分布式发电和系统电源仍然保持电气联系，则自动重合闸动作时不存在非同期重合闸问题，如故障能够快速切除则分布式发电机组可保持连续运行，减少不必要的切除。

所以，对于本课题的第一个设计要求，不同位置的非同期重合闸的冲击电流的情况，我们重点考虑故障发生在F1处的情况。

二、基本模型与仿真

2.1分布式电源在配电网中在不同的位置非同期重合闸是时冲击电流

前面，我们已经讨论了，当故障发生在F1点的时候，会发生非同期重合闸，并且根据图1的基本分布式配电网机构，构建如下的Simulink仿真模型。

其仿真结果如下所示：

对于35kv的情况，得到的冲击电流的仿真结果如下所示：

2.2不同容量的分布式电源在相同位置时冲击电流的大小

对于第一种情况，其仿真结果和2.1的仿真结果相同，然后我们改变分布式电源的容量，然后进行仿真，可得仿真结果如下图所示：

将分布式电源使用普通发电机代替（原因是SSM模块无法设置容量）

三、两种故障方式仿真

一种是突发性故障，就是重合闸起效，效果和前面的仿真结果相同，另外一种就是永久性故障，即重合闸失效，其仿真结果如下所示：

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