电子电力变压器对配电网继电保护的影响

摘要

近年来，随着人们生活水平和环保意识的提高，对电能质量要求越来越高，对清洁能源的需求越来越大。新能源并网对电网供电质量造成较大的冲击，常规变压器再控制性能上难于满足电网的要求。电力电子技术应用在变压器上，大大提高变压器的各项性能，这种新型变压器称之为电子电力变压器(electronic power transformer,EPT)、电力电子变压器或者固态变压器。目前，EPT的研究已经由前期的理论研究过度到工业样机的研制。电子电力变压器的接入改变配电网潮流分布和电网结构，可能造成部分保护不能正常工作。因此研究电子电力变压器的接入对配电网保护的影响尤为重要。 根据经典三级式电子电力变压器拓扑结构，分别建立输入级，隔离级和输出级的数学模型。输入电压三相不对称，高压直流电容会出现较高的谐波。通过引入正负序控制策略，有效抑制高压侧直流的谐波；输出侧负载三相不对称时，输出级采用正负序逆变控制策略，保证三相输出电压的对称。 分析配电网中保护配置和保护整定原则，分析电子电力变压器在输入侧电网故障时的故障控制策略。针对电子电力变压器的两种故障控制策略，分别建立接有电子电力变压器配电网的故障等效电路。计算各个保护安装处的故障电流，分析电子电力变压器对保护的影响。重点分析了电子电力变压器接入放射式架空配电网和电缆环网时，对线路中保护的影响。在MATLAB中搭建仿真模型，验证了电子电力变压器对故障电流的影响。 提出了输出侧为10kV配电网的电子电力变压器的故障限流控制策略，分析了电子电力变压器输出侧的故障电流和电压特性。重点分析了电子电力变压器对辐射性网络，电缆环网保护的动作和保护之间配合的影响。通过仿真，验证了采用故障限流控制策略的电子电力变压器输出侧故障特性和对保护安装处的故障电流影响。 根据电子电力变压器和常规变压器两种并联的方式，分析电子电力变压器并联控制策略。分别建立两种并联结构的故障等效电路图，计算出保护处故障电流。将计算得到各个故障电流，与没有电子电力变压器并联情况的故障电流进行对比分析。分析得出对影响保护动作的因素有短路阻抗，电子电力变压器最大输出电流和常规变压器的阻抗等因素，进一步分析变压器并联对配电网保护的影响。通过仿真验证了分析得到的结论。

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 电子电力变压器国内外研究现状

1.3 配电网继电保护研究现状

1.4 本文的主要工作

2 电子电力变压器建模与仿真

2.1 电子电力变压器拓扑结构

2.2 电子电力变压器数学模型

2.2.1 输入级数学模型

2.2.2 隔离级数学模型

2.2.3 输出级数学模型

2.3 电子电力变压器控制策略

2.3.1 输入级控制

2.3.2 隔离级控制

2.3.3 输出级控制

2.4 仿真分析

2.5 本章小结

3 电子电力变压器对输入侧电网继电保护影响

3.1 配电网继电保护的配置

3.2 电子电力变压器输入侧电网故障电流计算

3.3 电子电力变压器对输入侧电网保护的影响

3.3.1 电子电力变压器输入侧接入放射式电网

3.3.2 电子电力变压器输入侧接入电缆环网

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

4 电子电力变压器对输出侧电网继电保护的影响

4.1 电子电力变压器输出侧故障特性

4.2 电子电力变压器对输出侧继电保护的影响

4.2.1 EPT输出侧接辐射式电网

4.2.2 EPT输出侧接电缆环网

4.3 仿真分析

4.4 本章小结

5 电子电力变压器与常规变压器并联对继电保护的影响

5.1 电子电力变压器与常规变压器并联方式

5.2 输入侧不共母线并联对保护影响

5.3 输入侧共母线并联对保护影响

5.4 仿真分析

5.5 本章小结

6 全文总结及展望

6.1 全文工作总结

6.2 下一步研究工作展望

致 谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文

附录2 攻读硕士学位期间参与的项目