利用方向信息的双向闭锁式微电网保护研究

摘要

地球资源的日渐衰竭、人们对环境的广泛关注、大电网自身存在的种种缺陷以及全球范围内正在进行的电力市场化改革，使得分布式发电技术得到迅速发展。随着分布式电源在配电网中所占的比重越来越高，同时也产生了一些不良影响，如使得线路调压复杂化，使得继电保护选型和配置困难，使得电网短路容量增大，发生故障容易毁坏设备，对电能质量有较大干扰等。
　　 为了降低分布式电源带来的不利影响，同时发挥分布式电源积极的辅助作用，提出了微电网的概念，即把分布式电源和负荷一起作为配电子系统。微电网得到了人们越来越多的关注。但由于微电网中潮流的双向流通和在并网运行与独立运行两种工况下，短路电流大小不同且差异很大等问题，传统的保护策略和保护装置不足以使保护在微电网并网运行和孤立运行时正确动作。微电网继电保护的研究国内外都才刚刚开始起步，有许多的难题没有攻克，也缺少一种行之有效的保护策略。本文在深入分析微电源并网后对系统继电保护的影响和微电网故障时的故障特性的基础上，提出了利用故障方向信息的微电网系统保护方案，并根据微电网的特性，建立了微电源和微电网的模型，利用这个模型对所提方案进行了仿真验证。所做的主要工作如下：
　　 ①分析了微电源和微电网的故障特性。研究了微电源的故障特性和对配电网络的影响，分别从微电网故障时微电源接入位置的不同对馈线可能产生的影响，对重合闸的影响以及对微电源容量不同产生的影响几个方面进行了阐述；分别分析了微电网孤岛运行和并网运行情况下，在不同地点发生三相短路故障和两相短路故障时微电网的故障特性。
　　 ②提出利用故障方向信息的微电网系统保护方案。根据微电网继电保护的基本要求，比较微电网继电保护和传统配电网继电保护的差异性，借鉴了双向闭锁式电流保护的原理，提出了利用故障方向信息的微电网系统保护配置；并对微电网的保护进行了整定计算；分别从微电网的外部故障，内部故障和母线故障几个方面说明了此配置方式下继电保护的动作方式。
　　 ③建立了微电网的故障仿真模型。逆变器是微电网的重要组成设备，对微电网的故障特性产生了很大的影响，论文首先对逆变器的工作原理和控制方式进行了深入分析，进而利用PSCAD仿真软件建立了微电源和微电网的故障仿真模型。
　　 ④对提出的微电网系统保护方案进行了仿真验证。利用建立的微电网的故障仿真模型，从微电网的外部故障，内部故障和母线故障几个方面分别进行了仿真验证，其中微电网的内部故障的情况又分为并网运行时的故障和孤岛运行时的故障两个方面作了仿真验证。通过仿真，验证了文章提出的利用故障方向信息的微电网系统保护方案的可行性。
　　 ⑤探讨了微电网系统保护的通信系统并提出了通信系统的结构。通过分析比较几种配电网常用的通信方式，结合文章所提出的系统保护方案，确定采用光纤通信的通信方式；并利用复合光调制解调器（Modem）构建了基于光复用思想的微电网继电保护的通信系统，由此提出了此通信系统的通信结构。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 微电网的建模

3 微电网的故障特性分析

4 利用方向信息的微电网系统保护

5 基于光复用思想的保护通信系统

6 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录