基于充分式原理的含DG配网比幅式差动保护研究

发布时间：2017-10-18 10:37

  本文关键词：基于充分式原理的含DG配网比幅式差动保护研究

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【摘要】：分布式电源(DG)大规模接入配网后保护尚无实用技术,仍采用故障时隔离全部DG的简单方法,极大的限制了新能源的发展。含DG配网保护一方面需要解决多电源、DG类型、容量和接入位置变化引起的诸多特殊问题,另一方面又受其信息和设备配置不足、通信条件简单等客观因素制约,现有研究陷入了严重的实用性困境。为此本文提出了一种“充分式”原理,能够在现有含DG配网条件下很好的处理保护策略与保护成本之间的平衡,本文的研究都在“充分式”原理框架下展开。首先,研究了含DG配网“充分式”原理及保护架构,它和传统“充要式”保护逻辑最大的区别在于不再苛求保护对所有故障情况都满足绝对选择性要求,而是抓住那些在绝大多数故障情况下都会出现且容易捕捉和解决的故障特征进行优先排除,通过牺牲部分对少数罕见故障特征判断的灵敏性和速动性来换取低成本、高效率的应用环境和对常见故障特征判断的绝对选择性：从理论和实例双重视角论证了充分式判据的两层含义及可行性；从组合优选、动作时序、离散反时限动作机理和DG底限自动隔离等技术角度构建了“充分式”保护系统的整体架构。其次,从“充分式”原理角度,提出了能够适应含DG配网弱同步、弱通信现状的准异步比幅式差动判据,通过电流幅值信息的故障识别能力分析验证了该充分式判据在高渗透率含DG配网的普遍适用性；它不仅弥补了传统电流保护应对多电源、DG大容量、DG接入位置多变等问题的不适应,而且具备了准异步特性,无需采样数据的严格同步,降低了通信成本。最后,为了进一步提升准异步比幅式差动判据在含DG配网的故障识别性能,在单一全电流比幅式差动判据基础上,引入序电流幅值和电流幅值变化量信息并提出了“充分式”优选机制,它能在不同故障情况下自适应优选灵敏性最高的子判据来判断故障,实现了不同种类电流幅值信息的灵敏性优势互补；负序电流比幅和电流幅值变化量子判据分别提升了方案在高阻轻微不对称故障和对称故障下的耐过渡电阻性能。通过与DG自动隔离技术的时序配合、与相位信息类充分式判据的组合优选弥补了比幅式差动判据理论上存在动作盲区的缺陷。通过对适应弱馈侧的启动元件设计、准异步数据通信配置以及比幅工作流程阐述,构建了一套完整的基于“充分式”自适应优选特性的含DG配网比幅式差动保护方案。在Matlab/Simulink平台搭建了高渗透率含DG配网仿真模型,验证了本文所提保护方案的有效性。
【关键词】：含DG配网 充分式原理 比幅式差动 准异步 自适应优选机制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM773
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 课题研究现状9-14
• 1.2.1 含DG配网特征及保护需要解决的问题9-11
• 1.2.2 国内外含DG配网保护研究现状11-13
• 1.2.3 含DG配网保护面临的实用性困境13-14
• 1.3 本文的解决思路14-15
• 1.3.1 “充分式”原理在含DG配网保护中的应用14
• 1.3.2 准异步比幅式差动判据的提出14-15
• 1.4 本文的主要工作15-17
• 第二章 “充分式”保护原理及架构17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 “充分式”保护原理17-23
• 2.2.1 六个主要特点17-22
• 2.2.2 与传统保护思想的区别与联系22-23
• 2.3 充分式判据及其典型案例23-28
• 2.3.1 充分式判据的概念及特点23
• 2.3.2 充分式判据的典型案例23-28
• 2.4 充分式判据的组合优选与动作时序28-30
• 2.4.1 充分式判据的离散反时限动作机理28-29
• 2.4.2 DG底限自动隔离技术29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 准异步比幅式差动判据的原理及性能分析31-46
• 3.1 引言31
• 3.2 含DG配网电流幅值信息的故障识别能力分析31-35
• 3.2.1 “充分式”电流幅值故障特征31-33
• 3.2.2 在含DG配网的故障识别能力分析33-35
• 3.3 准异步比幅式差动判据的原理35-40
• 3.3.1 准异步比幅式差动判据的推导35-37
• 3.3.2 准异步特性分析37-39
• 3.3.3 从“充分式”视角理解判据各参数之间的关系39-40
• 3.4 对含DG配网保护问题的解决情况40-43
• 3.4.1 可靠性和DG准入容量提高40-41
• 3.4.2 耐过渡电阻能力提升41-42
• 3.4.3 不受DG接入位置的影响42-43
• 3.5 准异步比幅式差动判据的评价43-45
• 3.5.1 准异步比幅式差动判据的优点43-44
• 3.5.2 应用中可能存在的问题及解决思路44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 基于“充分式”自适应优选特性的含DG配网比幅式差动保护方案46-66
• 4.1 引言46
• 4.2 不同种类电流幅值信息的充分利用46-49
• 4.2.1 序电流幅值信息46-48
• 4.2.2 电流幅值变化量信息48-49
• 4.3 基于“充分式”自适应优选特性的比幅式差动保护方案49-62
• 4.3.1 各比幅子判据的构成50-52
• 4.3.2 自适应优选机制52-53
• 4.3.3 引入多类幅值信息后的自适应优选性能分析53-58
• 4.3.4 保护配置和工作流程58-60
• 4.3.5 与DG自动隔离技术的时序配合60-62
• 4.4 与相位信息类充分式判据的组合优选62-64
• 4.4.1 与相位变化量判据的配合63
• 4.4.2 与相差判据的配合63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第五章 系统建模与仿真验证66-78
• 5.1 引言66
• 5.2 高渗透率含DG配网仿真系统建模66-67
• 5.3 数字仿真及验证67-76
• 5.3.1 含DG配网电流幅值故障特征仿真67-68
• 5.3.2 DG接入容量仿真68-69
• 5.3.3 引入多类电流幅值信息后保护方案的优选特性仿真69-72
• 5.3.4 耐过渡电阻性能仿真72-73
• 5.3.5 抗同步误差性能仿真73-75
• 5.3.6 区外故障安全性仿真75-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 存在的不足和展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间的学术成果85

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