适用于含DG配电网的充分式方向保护研究

摘要

随着化石能源危机以及环境问题日益严重，分布式发电(DG)技术越来越受到人们的重视。分布式发电以其灵活、经济、可靠等优点，使其接入配电网成为不可避免的趋势和发展方向。但分布式发电的应用改变了传统配电网的拓扑结构，从单电源的辐射结构改变为多电源的复杂网络，改变了系统故障电流的大小，潮流的流向，某些线路甚至出现了潮流双向流动的现象。
　　根据IEEE1547规定，配电网发生故障后必须立即切除DG，恢复配电网络原有的辐射状结构并以三段式电流保护动作切除故障。这即损害了DG发电商和DG用户的利益，又在一定程度上限制了新能源发电产业的发展，这也从另一方面凸显出当下研究含DG配电网保护方案的必要性。
　　本文从DG对配电网保护影响着手，分析了含DG配电网方向保护的研究现状，并指出其不足及待改进的地方。在此基础上，从保护策略层面出发，提出一种“充分式”保护策略，其基本思想是基于配电网现有的条件，充分利用不完整的网络信息，挖掘适用于含DG配电网的充分式故障定位和隔离方案，不要求该策略能够解决配电网所有的问题，但是必须能够解决大部分甚至绝大部分的问题。相比于传统的保护策略，该保护策略更适用于目前的配电网环境。
　　依据“充分式”保护思想，从配电网络整体出发，深入研究含DG配电网的故障电流特点。针对配电网中的不对称故障采用基于负序电流幅值、相位的故障方向判据，针对配电网中的对称故障采用基于正序故障电流幅值、相位的故障方向判据，并提出相应的故障区域判定方案。然后，在已确定的故障区域内，以负荷电流相位为基准，通过对比线路两端故障后的电流相位来准确定位故障区间。通过该方案不仅能够实现对故障区间的准确定位，还在一定程度上减少了配电网的通信量。最后，总结出基于“充分式”方向保护的配电网保护方案，并详细分析了其结构和流程。
　　在Matlab/Simulink平台上建立含DG配电网模型，对其进行动态仿真。结合理论分析和仿真，结论表明该方案在配电网的不同故障类型下均有较强的适应性，能够迅速、准确地切除配电网故障。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 分布式发电的发展及研究现状

1．3 含DG配电网的方向保护研究现状

1．4 本文的主要工作

第二章 含DG配电网的方向保护研究

2．1 引言

2．2 DG对配电网保护的影响

2．2．1 配电网传统电流碍ji}护

2．2．2 DG对宦电网保护的影响

2．3 含DG配电网的方向保护研究

2．3．1 故障方向判别原理

2．3．2 基于故障方向判别的配电网保护方案

2．3．3 目前含DG配电网方向保护的局限性

2．4 本章小结

第三章 “充分式”保护策略的研究

3．1 引言

3．2 “充分式”保护原理的研究

3．3 “充分式”保护策略与传统保护策略的区别

3．3．1 传统保护策略的特点

3．3．2 “充分式”保护策略的特点

3．3．3 “充分式”保护策略案例分析

3．4 “充分式”方向保护研究的意义

3．5 本章小结

第四章 “充分式”方向保护的研究

4．1 引言

4．2 基于电流信息的故障方向判定原理

4．2．1 基于负序分量的故障方向判定原理

4．2．2 基于正序故障分量的故障方向判定原理

4．3 基于电流信息的故障方向判定灵敏性分析

4．3．1 幅值判据灵敏性分析

4．3．2 相位判据灵敏性分析

4．4 仿真分析

4．4．1 故障方向判定仿真

4．4．2 灵敏性影响仿真

4．5 本章小结

第五章 基于“充分式”方向保护的配电网保护方案研究

5．1 引言

5．2 故障区域判定方案

5．3 故障区间判定方案

5．3．1 正序电流相位变化量特征

5．3．2 故障区间判定方案

5．4 基于“充分式”方向保护的配电网保护方案研究

5．4．1 基于“充分式”方向保护的配电网保护方案结构

5．4．2 基于“充分式”方向保护的配电网保护方案流程

5．5 仿真分析

5．5．1 两相短路分析

5．5．2 三相短路分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果