独立电力系统保护及故障恢复策略研究

发布时间：2017-07-08 14:28

  本文关键词：独立电力系统保护及故障恢复策略研究

  更多相关文章： 独立电力系统 环形配电网 直流区域电网 无通道保护方法 故障恢复 加速动作

【摘要】：船舶、飞机和空间站等电力系统均属于独立电力系统范畴。独立电力系统运行环境恶劣,容易受到外部扰动。环形、区域配电等供电方式中的重要设备可以从线路的两个方向获得电源,从而具有较高的供电连续性和可靠性。同时,先进的保护方法和故障恢复技术是提高独立电力系统生存性的重要途径。论文基于无通道保护及智能恢复的思想,针对目前独立电力系统保护及智能恢复研究中存在的问题,着重研究了环网系统保护和直流区域系统多目标故障恢复方法。论文首先分析对比了独立电网配电结构特点,利用MATLAB对一典型的环形电网结构建立了较为精确的模型,并对模型在不同运行方式下的短路情况进行了仿真分析。在此基础上,分析了独立电网传统三段式电流保护方法,进而提出了三种改进保护方法：第一种是改进的基于电流时间原则的保护方法,该方法依靠对端断路器断开后,本端保护按照前后级保护装置动作时限的级差来实现保护的选择性；第二种是基于电流比值的电流保护加速方法,该方法利用短路故障和线路一侧保护跳闸引起另一侧支路的电流变化,以及该变化的前后比值来判断故障区间,最终实现相继速动。第三种是基于电流突变时间的电流保护加速方法,该方法利用故障发生和线路一侧断路器跳闸引起的另一侧支路电流变化,和该变化所具有的时间特性判断故障区间,来实现故障线路两端保护的相继速动。研究了独立电力系统直流区域配电系统的故障恢复过程。以负荷供电量最大和开关动作次数最小作为目标函数,建立了一种用于直流区域配电系统的多目标故障恢复模型。然后将不同量纲的目标函数进行单位化,再通过层次分析法把这些已单位化的函数进行综合,最后利用整数规划方法,对综合目标函数进行优化求解,得到最优开关动作序列。相比传统的基于电流时间原则的保护方法,所提保护方法不仅不需要通信通道,而且能进一步缩短切除故障线路的时间,保证重要负载的供电连续性。论文的研究发展了独立电力系统无通道保护理论,增强了系统在故障情况下的生存能力,具有重要的理论和实用价值。直流区域电网重构的分析方法,也对今后直流配电网的研究起到了一定的借鉴作用。
【关键词】：独立电力系统 环形配电网 直流区域电网 无通道保护方法 故障恢复 加速动作
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM711;TM77
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外发展与研究现状12-19
• 1.2.1 独立电网保护方法研究现状12-17
• 1.2.2 独立电力系统故障恢复研究现状17-19
• 1.3 论文主要工作19-20
• 第二章 独立电力系统网络结构分析20-32
• 2.1 独立电网的基本类型20-24
• 2.1.1 辐射形电网20-21
• 2.1.2 环式电网21-22
• 2.1.3 区域配电网络22-24
• 2.2 环网不同运行方式下短路电流分析24-31
• 2.2.1 原理分析24
• 2.2.2 建模分析24
• 2.2.3 仿真分析24-31
• 2.3 小结31-32
• 第三章 基于电流时间原则保护在闭环运行方式中的应用研究32-38
• 3.1 概述32
• 3.2 传统保护方法32-35
• 3.3 改进的基于电流时间原则保护方法35-37
• 3.2.1 基本思想和时限整定35-36
• 3.2.2 保护的算法设计36-37
• 3.4 小结37-38
• 第四章 独立环网电流保护加速动作方法研究38-49
• 4.1 基于电流比值的电流保护加速方法38-42
• 4.1.1 保护原理38-39
• 4.1.2 算例分析39-42
• 4.2 基于电流突变时间的电流保护加速方法42-48
• 4.2.1 保护原理42-44
• 4.2.2 算例分析44-48
• 4.3 方案性能比较48
• 4.4 小结48-49
• 第五章 独立电力系统直流区域配电网的故障恢复研究49-60
• 5.1 概述49-50
• 5.2 直流区域电网模型50-51
• 5.3 故障恢复数学模型51-53
• 5.3.1 目标函数51-52
• 5.3.2 电气约束条件52-53
• 5.4 基于AHP的多目标建模53-55
• 5.5 改进的遗传算法55-56
• 5.6 整数规划方法56-58
• 5.6.1 整数规划定义56-57
• 5.6.2 整数线性规划的解法57-58
• 5.7 算例分析58
• 5.8 小结58-60
• 第六章 结论与展望60-63
• 6.1 结论60-61
• 6.2 下一步工作展望61-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 附录A 攻读硕士学位期间完成的论文69-70
• 附录B 攻读硕士学位期间获得的奖励70-71
• 附录C 攻读硕士学位期间所参与的项目71

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本文编号：534989