含分布式电源的配电网故障建模及保护配置研究

摘要

随着世界经济的不断增长，人类对能源的需求量日益增加，以分布式电源的形式并入配电网的新能源越来越受到人们重视。但是大量分布式电源的接入使原来单电源辐射的配电网变为多电源辐射的复杂网络，导致输电线路故障位置难以判别以及现有保护方案经济性差等问题，因此对含分布式电源的配电网保护的研究显得尤为重要。
　　首先，本文对分布式电源并入配电网进行了等效，分析了不同故障位置对线路故障电流的影响，将故障前瞬时潮流方向作为动态正方向，定义了保护线路输入与输出动态端口，分析了动态端口互换与潮流方向以及故障方向与故障前后电流的关系，提出了基于动态端口互换与故障前后正序电流相量比判断故障方向的纵联保护新判据，并给出了本保护范围内故障动作信息双端发送，非本保护范围内故障动作信息单端发送动的新规则，作为输电线路主保护。
　　其次，考虑到主保护存在失灵的可能，提出了一种利用全局故障信息的改进遗传算法对配电网故障定位作为输电线路后备保护，当主保护误动时有纠错能力，同时当主保护拒动时有后备保护的能力。依据遗传算法种群整体的进化特性构造新的交叉变异概率函数，结合种群中个体特性不同，引进了调整因子对反映父代与子代相似关系的相似系数进行调整，并给出一种针对配电网故障定位的单体交叉进化新算子，提高了搜索能力并加速了算法的收敛，使定位更可靠。
　　最后，通过PSCAD与Matlab仿真验证了该主保护能判断故障发生的位置，并依据新规则传递动作信息，基于改进遗传算法的广域后备保护能在传递信号畸变时正确对故障定位，相对传统遗传算法正确率高98％，平均迭代次数快9步，降低了对通信成本和实时性的要求。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及研究的目的和意义

1．2含分布式电源的配电网保护国内外研究现状

1．2．1分布式电源并网研究发展状况

1．2．2保护配置分析

1．3本文研究的主要内容

第2章含分布式电源的配电网故障建模

2．1分布式电源等效模型

2．1．1恒功率控制模式工作原理

2．1．2恒流控制模式工作原理

2．1．3并网综合等效分析

2．2分布式电源的增减流作用对保护的影响分析

2．3故障点不同对配电网保护的影响分析

2．3．1保护点上游故障特性

2．3．2保护点下游故障特性

2．4故障类型不同对配电网保护的影响分析

2．4．1对称分量法

2．4．2故障类型分析

2．5本章小结

第3章含分布式电源的配电网保护配置

3．1主保护与后备保护的选取

3．2基于纵联方向的局部主保护

3．2．1正序电流分量提取

3．2．2正序电流相量比判据

3．2．3局部故障位置判别

3．2．4判据信号发送规则

3．3基于遗传算法全局搜索的广域后备保护

3．3．1故障信息采集与编码

3．3．2开关函数构造

3．3．3适应度函数构造

3．3．4调整因子的引入

3．3．5概率函数构造

3．3．6算子的选择

3．3．7原理流程与收敛条件

3．4广域后备保护作用分析

3．4．1主保护与后备保护动作流程

3．4．2主保护失灵分析

3．5本章小结

第4章保护仿真分析

4．1分布式电源等效模型分析

4．2主保护仿真结果分析

4．2．1上游故障仿真

4．2．2下游故障仿真

4．2．3内部故障仿真

4．2．4不同短路类型仿真

4．2．5潮流反向仿真

4．3后备保护仿真结果分析

4．3．1主保护拒动误动

4．3．2改进与传统遗传算法对比

4．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果

致谢