微电网保护方案研究与实现

发布时间：2017-05-24 09:19

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【摘要】：微电网作为电力系统中的一种新型电网结构,其运行方式有利于对分布式电源进行控制和管理,减小其输出波动对电力系统的影响。但是,分布式电源的介入使得微电网具有潮流双向性、短路容量小和故障特性复杂的特点,给微电网的保护带来了诸多不利影响。研究适用于微电网的保护新方法,并提出相应的保护配置方案,对微电网技术的推广应用具有重要的意义。本文首先以三相逆变型分布式电源为基础,分析了微电网中逆变器常用的控制策略及其软硬件限流策略。然后,从理论上分析了逆变型分布式电源在电网三相不平衡故障条件下的三相电流的输出特性,结合微电网主控电源的控制策略,提出了逆变型分布式电源的峰值限流策略,该限流策略无需模式转换,只需计算并网点的正序电压分量并改变控制环的参考电压信号即可。该限流策略,包括故障检测、限流策略以及故障清除后电压恢复控制三个部分,保证不对称故障时逆变器输出的相电流低于最大电流限值,且在故障清除后,能够逐步稳定恢复系统电压,提高微电网孤岛运行的稳定性。最后,通过仿真和实验,验证了该策略的有效性。接着,从控制策略的软件限流条件着手,结合故障边界条件介绍了微电网的故障特性分析方法,并通过算例,验证了该方法的可行性和分析了微电网的故障特性。接着,提出了低压自适应电流突变量保护新算法。微电网工况复杂,一般的电流突变量检测算法,不能直接用于微电网的保护中。本文结合电流突变量检测的一般算法和微电网的故障特性分析结论,提出了低压自适应电流突变量保护新算法,该算法能够跟随微电网故障前一刻的运行状态自适应的调整保护定值,并通过仿真分析验证了保护算法的可行性。最后,提出了基于通信和就地信息的微电网保护方案。结合电子式塑壳断路器的使用,针对低压微电网的特点,从经济性的角度提出了保护装置安装的原则。此外,基于通信的保护方案在微电网通信系统故障时,基于就地信息的保护会起作用,作为基于通信的保护方案的后备保护。接着,在PZK-36B保护设备上编写保护程序并结合主动配电网静态模拟实验平台,验证了保护算法的可行性。最后,结合典型的低压微电网拓扑,给出了保护的具体配置方案,并通过5个不同场景仿真验证了保护配置方案的可行性。
【关键词】：微电网 逆变型分布式电源 限流策略 低压自适应电流突变量保护 微电网保护
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM77
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题背景与意义11-12
• 1.2 微电网构成12-14
• 1.3 微电网发展及其保护现状14-16
• 1.3.1 微电网发展现状14-15
• 1.3.2 微电网保护现状15-16
• 1.4 本文主要研究内容和工作16-19
• 2 微电网的控制19-43
• 2.1 微电网控制模式19-20
• 2.2 逆变型分布式电源控制策略20-31
• 2.2.1 恒功率控制20-24
• 2.2.2 恒压/恒频控制24-26
• 2.2.3 下垂控制26-27
• 2.2.4 算例验证27-31
• 2.3 不对称故障条件下孤岛微电网主控电源的限流策略31-42
• 2.3.1 逆变型分布式电源的软硬件限流策略31-32
• 2.3.2 逆变型分布式电源峰值电流分析32-35
• 2.3.3 主控电源相电流峰值限流新策略35-37
• 2.3.4 算例验证37-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 微电网故障特性分析43-55
• 3.1 微电网孤岛网运行时故障特性分析43-46
• 3.2 微电网并网运行时故障特性分析46-48
• 3.3 算例分析48-53
• 3.4 本章小结53-55
• 4 微电网保护新算法55-67
• 4.1 微电网保护难点55-58
• 4.2 微电网保护新算法58-61
• 4.2.1 电流突变量一般算法58-59
• 4.2.2 低压自适应电流突变量保护新算法59-61
• 4.3 算例验证61-65
• 4.4 本章小结65-67
• 5 微电网保护配置方案67-81
• 5.1 微电网保护配置方案67-73
• 5.1.1 基于通信的集中式保护方案67-69
• 5.1.2 微电网保护设备配置原则69-70
• 5.1.3 基于就地信息的保护方案70-73
• 5.2 基于PZK-36B的保护算法实现73-75
• 5.3 微电网算例75-79
• 5.4 本章小结79-81
• 6 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果87-91
• 学位论文数据集91

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本文编号：390394