V2G运行方式下配电网保护方法研究

发布时间：2020-08-23 22:36

【摘要】：电动汽车作为一种新型移动储能工具,由于其优良的交互性在电网未来的发展中占据着重要位置。但随着电动汽车渗透率的不断提高,其充放电行为对配电网的运行方式、拓扑结构、潮流方向以及故障状态下的电气量特征都会产生一定的影响,同时也对配电网保护的整定与配合提出了更高的要求。本文针对电动汽车双向充放电机各模块的工作原理、数学模型及控制策略进行分析,并在PSCAD/EMTDC软件中建立含电动汽车的配电网仿真模型,分析电动汽车接入对配电网的电流水平和潮流方向的影响。考虑到放电状态下的电动汽车具有逆变型电源特性,针对故障发生后电动汽车的输出特性进行分析,探究其对传统功率方向元件的影响。本文针对V2G(Vehicle-to-Grid)运行方式下的配电网提出一种基于广域信息的集中式保护方案。首先利用正序电流故障分量的相位信息构建新型故障方向元件,该方向元件采用正序电流故障分量的正负导数构成参考相量,根据区内、区外故障时参考相量与正序电流故障分量的相位差判断故障方向,可以最大程度地避免电动汽车接入对方向元件的影响。并提出了某一支路方向元件故障时,利用同一母线其他支路测得的故障分量电流相位信息判断该支路故障方向的方法。为了适应V2G运行方式下配电网拓扑结构灵活多变的特点,故障方向信息判别完成后上传至主站,主站根据采集到的故障方向信息结合系统实时拓扑信息进行故障定位,在配电网拓扑结构变化、信息缺失等情况下均具有良好的适应性。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73
【图文】：

广西大学工程硕士学位论文逦Ｖ２Ｇ运行方式下酉己电网保护方法研本文针对电动汽车大量接入下的配电网进行研究，探究Ｖ２Ｇ运行方式下电动汽大规模接入会对配电网保护产生的影响，并对此情况下的配电网保护方法进行研宄，应对将来电动汽车大规模入网在配电网保护上做好准备。逡逑１．２国内外研究现状逡逑１．２．１邋Ｖ２Ｇ技术研究现状逡逑电动汽车既有随机负荷的特性，同时又是一种移动储能电源，可以在闲置时按照网调度指令将电池里的剩余容量回馈给电网。Ｖ２Ｇ运行方式下，电动汽车一方面可以间歇式电源提供能量缓冲；另一方面，又可以根据电网调度命令将电量反馈给电网，现调峰、调频等功能。典型的电动汽车参与电网运行的示意图如图１－１所示。逡逑－

网调度指令将电池里的剩余容量回馈给电网。Ｖ２Ｇ运行方式下，电动汽车一方面可以为逡逑间歇式电源提供能量缓冲；另一方面，又可以根据电网调度命令将电量反馈给电网，实逡逑现调峰、调频等功能。典型的电动汽车参与电网运行的示意图如图１－１所示。逡逑ｉｎ邋□邋ｍ邋卞邋／－ｉ＼邋ａ邋＼逡逑停车场逦换电站逡逑图１－１电动汽车Ｖ２Ｇ示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｖ２Ｇ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑目前，关于Ｖ２Ｇ技术的研宄主要涉及如下几个方面：Ｖ２Ｇ的功能应用、可行性研逡逑究以及具体的实现方式。逡逑⑴Ｖ２Ｇ的功能应用逡逑１．调峰、调频逡逑电网的日负荷曲线具有一定的波动性，在用电负荷较大时形成荷峰，较低时形成荷逡逑谷。利用电动汽车的电池容量作为系统储能装置，缩小峰谷差，这是Ｖ２Ｇ概念提出的逡逑最初目的。文献［１４］提出利用电动汽车参与电网调峰的设想，并对电动汽车参与Ｖ２Ｇ运逡逑行的成本效益进行评估。研究表明，Ｖ２Ｇ技术从调峰效果与经济性上都可以取得良好的逡逑效果。文献［１５］以含有可再生能源与电动汽车的微网为研宄对象，指出采取合理的充放逡逑电策略可以使电动汽车发挥削峰填谷、消纳可再生能源的作用。逡逑提高系统的电压与频率稳定也是Ｖ２Ｇ技术的一个重要应用方面。文献［１６］的研究表逡逑明，通过对电动汽车充放电行为的合

２．１电动汽车充放电机整体架构逡逑电动汽车充放电机既可以从电网中获取电能给动力电池充电，也可以根据需要按照逡逑电网调度指令向电网回馈电能，典型的充放电机拓扑结构如图２－１所示。逡逑滤波逦双向逦＾双向邋￣逡逑电路逦ＡＣ／ＤＣ变换器逦丁邋ＤＣ／ＤＣ变换器邋丁邋＇逡逑接口邋0逦邋逦邋逦１—逦逦１￣＾逡逑｜邋阢＿丨－．．．．．—］逦．丨＇邋．．．．．．．．．．．Ｚ＂逡逑■制■双向邋ＡＣ／ＤＣ逦双向邋ＤＣ／ＤＣ逡逑■单＿变换器控制模块＾＾＾变换器控制模块｜逡逑１—Ｊ逡逑图２－１双向充放电机结构逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｂｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ邋ｃｈａｒｇｅ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｃｈａｒｇｅ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑充放电机主电路由双向ＤＣ／ＤＣ变换器、双向ＡＣ／ＤＣ变换器以及滤波电路组成，逡逑其中，双向ＤＣ／ＤＣ变换器用于实现直流侧电压的升降、双向ＡＣ／ＤＣ变换器用于实现逡逑交直流的转换。当充放电机处于充电状态时，ＡＣ／ＤＣ变换器工作在整流模式，将交流逡逑侧交流电转换为直流；ＤＣ／ＤＣ变换器工作在降压模式，将ＡＣ／ＤＣ变换器输入的电压逡逑转换为动力电池充电电压，确保动力电池平稳充电；当充放电机放电时，ＤＣ／ＤＣ变换逡逑器工作在升压模式，将直流侧电压升至变压器低压侧电压水平；ＡＣ／ＤＣ变换器工作在逡逑逆变模式，实现直流到交流的转变，完成放电功能。逡逑２．２双向ＡＣ／ＤＣ变换器工作原理及其控制策略逡逑双向ＡＣ／ＤＣ变换器是充放电机的重耍组成部分

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本文编号：2802113