含分布式光伏电源配电网的故障自愈技术研究

发布时间：2017-10-06 08:32

  本文关键词：含分布式光伏电源配电网的故障自愈技术研究

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【摘要】：近年来,虽然南京配网中的分布式光伏电源在数量与规模上都保持着稳定增长的趋势,但由于配网自动化系统建设进程比较缓慢,含光伏电源的有源馈线仍需依靠传统方式(电流保护、重合闸等)实现自愈。另一方面,由于现行的配网自动化自愈技术在设计时未考虑多源馈线的特殊性,因此其在有源馈线上的有效性尚未得到论证,所以为了满足光伏用户对馈线自愈功能的实际需要、保证自动化自愈在含光伏电源馈线上的有效性,需要电网管理部门对光伏电源并网后的配网自愈技术展开专业性的深入研究。本文首先介绍了光伏发电系统的内部构造和发电控制方式,并分析了光伏电源作为逆变型电流源的稳态输出特性和故障响应特性。接着,本文以南京配网中的实际馈线为样本,通过电路模型与RSCAD仿真工具,分析了光伏电源在不同条件下对馈线短路电流所产生的分流效应与助增效应,同时还分析了多台光伏电源并网时,馈线不同区域短路电流的变化规律。以上述分析为基础,本文从南京配网自愈技术的实际应用情况出发,首先分析了光伏电源并网后,传统自愈设备及自愈方法可能出现的灵敏度降低、非同步重合等问题,并为每类设备提出了有针对性的调整方案,以保证现阶段的自愈设备能适应光伏电源接入后的变化。之后,本文结合南京配网现行的自愈算法,逐步分析了光伏电源可能对故障定位、隔离、非故障区域复供电三个关键环节所造成的影响,得出光伏电源接入原故障定位算法易产生误判的结论。尤此,本文以构建馈线的有向图拓扑模型为起点,从运算量、容错性和可行性三个方面对常用的四类定位算法进行了分析比较,提出了在故障前预先生成诊断参数矩阵、在故障时带入各终端点汇流值的电流热区算法,还提出了在隔离与复送电环节加入防非计划性孤岛、防渗透率越限校验步骤的调整措施,最终得出了新的自愈流程作以适应南京配网未来的发展需求。
【关键词】：故障自愈技术 分布式光伏电源 南京地区配网 电流热区算法
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景与意义10
• 1.2 光伏电源技术的发展及应用现状10-12
• 1.2.1 分布式光伏发电技术的发展历史11-12
• 1.2.2 分布式光伏发电技术的普及程度12
• 1.3 配网故障自愈技术的发展概况12-16
• 1.3.1 配网馈线的主要接线模式及简化拓扑模型13-14
• 1.3.2 配网自愈技术的实现条件14
• 1.3.3 配网自愈技术的主要类型14-16
• 1.4 含小容量分布式电源配网的自愈方式研究现状16-17
• 1.5 课题进展的意义及开展的工作17-18
• 第二章 分布式光伏电源的构成与控制方式18-35
• 2.1 光伏发电的原理与光伏系统的构成18-30
• 2.1.1 光伏电池的电气特性18-20
• 2.1.2 影响光伏电池输出功率的主要因素20-21
• 2.1.3 光伏阵列的结构与特性21-23
• 2.1.4 并网光伏发电系统的主要组成部分23-30
• 2.2 光伏电源的并网运行控制策略与数学模型30-33
• 2.2.1 并网光伏电源的发电控制策略30-31
• 2.2.2 光伏电源的并网运行控制模型31-33
• 2.3 实际配网中分布式光伏电源的功率变化规律33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 分布式光伏电源对配网短路电流的影响35-49
• 3.1 分布式光伏电源的在配网故障时的输出特性35-37
• 3.1.1 分布式光伏电源在馈线中的接入方式35
• 3.1.2 分布式光伏电源在电网异常时的输出控制方式35-37
• 3.2 分布式光伏电源并网后配网短路电流的变化规律37-48
• 3.2.1 故障点位于T接点上游时光伏电源对短路电流的影响38-39
• 3.2.2 故障点位于T接点下游时光伏电源对短路电流的影响39-40
• 3.2.3 相邻线路故障时光伏电源对短路电流的影响40-41
• 3.2.4 两相短路故障时光伏电源对短路电流的影响41-42
• 3.2.5 含光伏电源的配电线路故障仿真算例42-46
• 3.2.5.1 仿真模型的建立42-43
• 3.2.5.2 三相短路故障时的仿真结果43-45
• 3.2.5.3 两相短路故障时的仿真结果45-46
• 3.2.6 含多台光伏电源线路的故障情况分析46-48
• 3.3 本章小结48-49
• 第四章 含分布式光伏电源配网的自愈技术49-95
• 4.1 南京地区配网馈线自愈控制技术的应用现状49-52
• 4.2 分布式光伏电源对传统自愈技术的影响与适应措施52-62
• 4.2.1 分布式光伏电源对电流保护有效性的影响及适应措施52-57
• 4.2.1.1 分布式电源对本线路电流保护有效性的影响53
• 4.2.1.2 相邻线路故障时分布式电源对电流保护有效性的影响53-54
• 4.2.1.3 含分布式电源馈线的电流保护调整措施54-57
• 4.2.2 分布式光伏电源对重合闸与备用电源自动投入设备的影响及调整措施57-60
• 4.2.3 分布式光伏电源对其他故障处理设备的影响60-62
• 4.2.3.1 分布式光伏电源对跌落式熔断器的影响60-61
• 4.2.3.2 分布式光伏电源对故障指示器的影响61-62
• 4.3 分布式光伏电源对自动化自愈技术的影响62-71
• 4.3.1 南京配网自动化系统现行的自愈算法62-66
• 4.3.1.1 馈线拓扑数据预处理62-64
• 4.3.1.2 故障区域的定位与隔离64-65
• 4.3.1.3 非故障区域的恢复供电65-66
• 4.3.2 光伏电源对现行自愈算法的影响及调整措施66-71
• 4.3.2.1 光伏电源对故障定位算法正确性的影响66-69
• 4.3.2.2 光伏电源对故障隔离算法有效性的影响69
• 4.3.2.3 光伏电源对非故障区复供电算法的影响69-71
• 4.4 含光伏电源配网的故障定位规则与算法71-83
• 4.4.1 基于有向图的配网拓扑模型71-73
• 4.4.2 基于功率方向规则的故障定位算法73-77
• 4.4.3 基于电流热区规则的故障定位算法77-82
• 4.4.4 适用于南京配网的有源馈线故障定位算法82-83
• 4.5 适用于南京地区配网的自动化自愈算法83-93
• 4.5.1 算法描述与流程图83-87
• 4.5.2 配网仿真算例87-93
• 4.5.2.1 拓扑数据预处理88-93
• 4.5.2.2 故障定位与隔离93
• 4.5.2.3 非故障区复供电93
• 4.6 本章小结93-95
• 第五章 总结与展望95-97
• 致谢97-98
• 参考文献98-101
• 附录A101-104

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本文编号：981812