分布式电源接入对配电网的影响及保护方法探究

发布时间：2017-09-25 12:19

  本文关键词：分布式电源接入对配电网的影响及保护方法探究

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【摘要】：在能源开发、环境保护和完善电网建设的多重需求之下,以可再生能源为主的分布式发电技术在近些年来受到广泛关注,得到飞速发展。分布式电源(Distributed Generation,简称DG)一般接入中低压配电网,而传统配电网为单电源辐射型网络,DG的接入使配电网的网络结构发生了根本变化,变为双电源甚至多电源网络,潮流不再单向的从变电站母线流向负荷,这使得原有的保护系统,包括定值、保护算法、保护之间的配合、以及保护与重合闸之间的配合关系都可能受到影响。分布式电源接入对配电网继电保护带来的影响,使得传统的故障检测方法和继电保护模式难以满足电网安全运行需要,需要在研究分布式电源的接入对配电网影响的基础上对配电网的保护策略进行研究。本文首先介绍了分布式电源的主要类型及其发展现状和控制方式,对几种常见类型的分布式电源在电网故障情况下的输出特性进行了理论分析,并在PSCAD/EMTDC仿真软件平台下搭建仿真模型,从而为研究DG接入对传统配电网保护的影响奠定了基础。论述了传统三段式保护的原理及整定方法,详细分析了DG接入对传统三段式保护的影响并仿真验证。采用了方向纵联保护与过电流保护相配合的保护新方案来降低DG的配电网保护的影响。介绍了基于反时限过流保护的配电网“重合器-熔断器”保护策略与整定方法。该方法以反时限重合器为界将电网分为若干个保护区域,区域间由重合器逐级配合,区域内由重合器与熔断器相互配合。分析了DG接入后对该保护协调性所带来的问题,提出了基于保护协调性判定的重合器参数调整方法；同时提出重合器重合策略,利用重合器对分布式电源断路器的通讯,解决了分布式电源对重合闸的影响。经仿真验证,该方法在一定范围内可有效消除DG所带来的不利影响,在对原有保护改动最小的情况下使其适应DG的接入,具有一定的实用性。最后,探讨了基于高频暂态信息的含分布式电源配电网故障故障定位与快速隔离方法。采用相模变换和S变换提取故障特征信息,利用电流的高频暂态信息实现了故障方向的识别。基于该识别方法探究了故障区段定位和隔离策略,经分析验证,该方法在仅利用电流信息的条件下,可有效实现含分布式电源的配电网故障快速隔离,且不受分布式电源渗透率及出力变化影响,具有较强的可靠性与实用性。
【关键词】：分布式电源 配电网 电流保护 反时限 故障隔离
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM77
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-17
• 第一章 绪论17-24
• 1.1 课题研究背景和意义17-18
• 1.2 分布式电源简介18-20
• 1.2.1 分布式电源的概念18
• 1.2.2 分布式电源分类18-20
• 1.3 课题的研究现状20-22
• 1.3.1 国内外分布式电源发展现状20-21
• 1.3.2 含分布式电源配网保护研究现状21-22
• 1.4 论文的主要工作与章节安排22-24
• 第二章 分布式电源并网特性及仿真建模24-36
• 2.1 分布式电源常见并网方式24
• 2.2 分布式电源短路电流输出特征24-29
• 2.2.1 同步发电机并网DG的短路电流特征24-26
• 2.2.2 异步发电机并DG的短路电流特征26-27
• 2.2.3 逆变器并网DG的短路电流特征27-29
• 2.3 基于EMTDC/PSCAD的分布式电源仿真29-35
• 2.3.1 PSCAD/EMTDC简介29-30
• 2.3.2 同步机DG模型30-31
• 2.3.3 电异步机DG模型31-33
• 2.3.4 逆变型DG模型33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 分布式电源对保护的影响及保护改进方法36-57
• 3.1 传统配电网电流保护配置36-40
• 3.1.1 三段式电流保护36-40
• 3.1.2 自动重合闸40
• 3.2 配电网及保护模型搭建40-44
• 3.2.1 搭建典型10kV配电网40-41
• 3.2.3 三段式电流保护整定值计算41-44
• 3.3 DG接入对电流保护的影响理论分析44-50
• 3.3.1 节点E接入单DG分析44-48
• 3.3.2 母线A处接入单DG分析48-49
• 3.3.3 接入多DG分析49
• 3.3.4 DG接入对自动重合闸的影响49-50
• 3.4 DG接入对电流保护影响仿真验证50-53
• 3.4.1 仿真网络及保护配置搭建50-51
• 3.4.2 DG对继电保护影响仿真验证51-53
• 3.5 含分布式电源的配网保护改进方法53-56
• 3.5.1 保护改进方法介绍53-55
• 3.5.2 保护动作行为分析55-56
• 3.6 本章小结56-57
• 第四章 基于反时限过流保护的含DG配电网保护策略57-72
• 4.1 基于反时限过流保护的配电网保护方法57-60
• 4.1.1 典型放射型配电网结构57-58
• 4.1.2 反时限过流保护58
• 4.1.3 熔断器保护58
• 4.1.4 保护协调配合58-60
• 4.2 保护参数整定方法60-61
• 4.2.1 重合器整定60-61
• 4.2.2 熔断器整定61
• 4.3 分布式电源接入对保护协调的影响61-63
• 4.3.1 对保护协调影响62-63
• 4.3.2 对重合器重合影响63
• 4.4 分布式电源接入的保护协调方法63-67
• 4.4.1 保护协调性判据63
• 4.4.2 DG接入的保护参数设定63-65
• 4.4.3 重合器重合逻辑65-67
• 4.5 算例仿真67-71
• 4.5.1 仿真模型67
• 4.5.2 保护协调仿真验证67-69
• 4.5.3 重合逻辑验证69-71
• 4.6 本章小结71-72
• 第五章 基于电流高频暂态信息的故障定位与隔离72-88
• 5.1 相模变换及S变换理论72-74
• 5.1.1 相模变换72
• 5.1.2 S变换72-74
• 5.2 故障特征提取74-78
• 5.2.1 Clarke变换分析74-76
• 5.2.2 高频暂态特征提取76-78
• 5.3 故障及方向识别78-83
• 5.3.1 故障及方向识别原理78-83
• 5.3.2 故障及方向识别步骤83
• 5.4 故障定位与隔离83-86
• 5.4.1 故障区段定位与隔离方法83-84
• 5.4.2 故障隔离行为分析84-86
• 5.5 本章小结86-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88
• 6.2 展望88-90
• 参考文献90-95
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况95

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本文编号：917331