包含微电网的电网故障分析与保护研究

发布时间：2017-10-25 23:02

  本文关键词：包含微电网的电网故障分析与保护研究

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【摘要】：由于受能源危机和部分地区供电问题的影响,分布式发电技术已经发展的越来越快。然而,分布式电源零散的接入电网中,会对电网造成如电能质量,协调控制,保护管理等多方面的影响。因此,对于多分布式电源并网,提出了微电网概念,将分布式电源集中供电,便于管理,微电网也因其优于分布式电源零散供电的特性,越来越受到来了人们的重视。微电网虽然有诸多优点,然而,由于分布式电源的接入,也带来了一些问题。首先网络的拓扑结构发生了改变,由传统电网由单一电源供电的模式变成了多电源的模式,拓扑结构由单向变为多辐射,因此就造成了微电网并网的潮流双向的问题;其次由于分布式电源中带有大量电力电子器件,造成的微电网短路电流与传统电网的短路电流差异很大。因此在考虑包含微电网的继电保护问题时,需要考虑到短路电流变化和潮流变化,传统的保护策略已经不能满足包含微电网的电网继电保护问题,需要重新针对微电网短路电流变化、潮流双向等问题提出新的保护方案。本文分析了分布式电源的特性,首先建立分布式电源模型,组建微电网,在深刻分析了微电网并网后对电网继电保护问题的影响和包含微电网的电网故障特性之后,提出了对差动电流法改进的序分量保护方案,并在构建好的微电网模型中对故障进行了仿真分析,验证了保护方案的可行性。具体的研究分析内容如下:(1)介绍并分析了几种常见的分布式电源,包括太阳能发电、风力发电单元及微型燃气轮机的数学模型,及其发电原理以及优缺点,比较了储能单元中超级电容与传统储能装置的不同,分析各自的优缺点以及使用场合;然后分析了几种微电网模型,主要针对CERTS模型,介绍了不同母线所适用的微电源种类以及应用。(2)基于PSCAD软件,对不同种类的微电源进行数学建模,对并网的拓扑结构进行分析建模,对并网逆变器的控制主要分析,在并网和孤岛模式下由于配电网的存在与否,采用不同的控制方法,分别对其进行PQ控制和V/f控制,保证电网电压稳定,输出稳定。最后,在微电源的模型基础上构建微电网模型。(3)分析了包含微电网的电网故障时与传统电网保护的不同之处,从微电源接入位置、微电源容量这两个方面分析了故障发生在不同位置时对微电网继电保护的影响;同时分析了微电源的并网对自动重合闸的影响,还有多个微电源同时并入一条馈线时的保护协调问题。然后通过构建好的微电网模型,对故障进行仿真分析,验证了包含微电网的电网故障特性。(4)分析了微电网的主要保护策略,并针对差动电流法的对单相接地故障上游区域无法准确保护的问题,提出了基于序分量的保护方法,弥补差动电流法的不足。两者结合提出相应的保护方案,起到了很好的保护效果。利用建立的微电网的仿真模型,对不同情况的故障进行仿真。通过仿真,确定保护定值,验证了文章中利用序分量的微电网系统保护方案的可行性。
【关键词】：微电网 继电保护 分布式电源 序分量保护法 故障分析
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM77
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 微电网继电保护的特点及其困难15-16
• 1.4 本文所做主要工作16-17
• 第二章 微电源与微电网模型分析17-29
• 2.1 典型微电源17-24
• 2.1.1 太阳能光伏发电单元17-19
• 2.1.2 风力发电单元19-21
• 2.1.3 微型燃气轮机单元21-22
• 2.1.4 储能单元22-24
• 2.2 微电网模型24-28
• 2.2.1 CERTS微电网模型24-25
• 2.2.2 不同类型微电网模型25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 微电网建模29-48
• 3.1 引言29-30
• 3.2 微电源结构与并网系统模型30-38
• 3.2.1 光伏发电模型30-33
• 3.2.2 风力发电模型33-34
• 3.2.3 微型燃气轮机模型34-38
• 3.3 逆变器模型38-45
• 3.3.1 逆变器工作原理39-41
• 3.3.2 三相逆变器控制方法及原理41-45
• 3.4 微电网模型构建45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 微电网接入对电网继电保护影响及故障分析48-66
• 4.1 微电网的技术特点48
• 4.2 微电源并网对配电网继电保护系统的影响48-59
• 4.2.1 微电源的接入位置对微电网保护的影响49-53
• 4.2.2 微电源的容量对微电网过电流保护的影响53-54
• 4.2.3 微电源对配电网自动重合闸装置产生的影响54-56
• 4.2.4 多个微电源接入配电网对过电流保护协调的影响56-58
• 4.2.5 微电源接入对配电网的其他影响58-59
• 4.3 微电网故障特性分析59-65
• 4.3.1 并网模式下故障分析60-63
• 4.3.2 孤岛模式下故障分析63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 基于序电流法的微电网系统保护66-84
• 5.1 引言66-67
• 5.2 常见的微电网继电保护方法67-68
• 5.2.1 基于差动电流的微电网保护策略67
• 5.2.2 基于扰动电压量的保护方法67-68
• 5.2.3 谐波畸变法68
• 5.2.4 无通道保护68
• 5.3 基于差动电流法改进的序分量法的微电网系统保护原理68-74
• 5.3.1 微电网继电保护的保护原则69
• 5.3.2 保护方法的选取69-70
• 5.3.3 基于序分量的微电网系统保护原理70-74
• 5.4 利用序分量保护的微电网系统参数整定74-79
• 5.4.1 不平衡负载的影响75-76
• 5.4.2 单相接地故障下保护定值76-78
• 5.4.3 相间故障保护定值78-79
• 5.5 利用序分量保护的微电网系统动作分析79-83
• 5.5.1 保护协调及保护方案设定79-80
• 5.5.2 微电网外部故障80-81
• 5.5.3 微电网母线故障81-83
• 5.5.4 微电网内部故障83
• 5.6 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 附录 攻读学位期间参与的科研项目90

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本文编号：1095878