微电网及含微电网的配电网保护策略研究

摘要

微电网作为分布式发电的高级形态，可以将多种分布式电源、负荷、储能有效地组织起来，既可以与外部大电网互联作并网运行，也可与大电网断开连接作离网运行。微电网解决了分布式电源位置分散、不易管理的问题，但其内部特殊的电气环境给继电保护的配置带来了一定的难度，而且微电网的接入对传统配电网保护也产生了一定的影响。本文针对上述问题，对含微电网的配电网系统保护进行深入研究。主要内容如下:
　　搭建了分布式电源模型，并研究逆变器的控制算法，分析了逆变型分布式电源的故障特性。在此基础上，建立了含微电网的配电网仿真平台。并鉴于PCC保护的需要，提出一种基于储能系统和固态开关的新型公共连接点方案。
　　研究了公共连接点的保护配置，包括三个方面:防孤岛保护，防止微电网非计划孤岛运行;过欠压、过欠频保护，防止微电网长期运行于故障状态;联络线保护，快速、准确切除联络线上故障。
　　分析微电网的电气特性，提出基于通信的微电网保护方案，实现对微电网内部线路的保护，PCC保护主机通过保护从机中获取的故障信息，运用纵联保护的思想定位故障区域并生成跳闸信号，并由保护从机跳开相应的断路器从而切除故障区域。
　　在分析微电网接入对传统配电网电流保护、距离保护和自动重合闸保护影响的基础上，提出一种适用于含微电网的配电网保护——采用区域纵联保护、自动重合闸和三段式电流保护相配合，通过二次跳闸精确定位并切除故障。
　　探讨了PCC保护与微电网系统保护、配电网系统保护的协调配合，通过PCC保护延时与闭锁，实现整个含微电网的配电网保护系统的有序运行。
　　最后，在PSCAD平台上进行仿真实验，验证了本文所提方案的理论可行性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 能源与环境问题

1．1．2 分布式发电技术

1．1．3 微电网结构与研究现状

1．2 含微电网的配电网系统保护研究现状

1．2．1 微电网系统保护

1．2．2 含微电网的配电网保护

1．3 本文研究工作

第2章 分布式电源故障特性分析与仿真研究平台构建

2．1 分布式电源建模与控制策略

2．1．1 分布式电源建模

2．1．2 逆变器接口控制算法

2．2 仿真研究平台构建

2．2．1 含微电网的配电网仿真平台构建

2．2．2 基于储能系统和固态开关的新型公共连接点方案

2．3 分布式电源故障特性

2．4 微电网及含微电网的配电网电气特性分析

2．5 本章小结

第3章 微电网公共连接点保护方案研究

3．1 防孤岛保护

3．1．1 传统孤岛检测方法

3．1．2 主、被动相结合的组合孤岛检测方法

3．2 欠／过压保护与欠／过频保护

3．2．1 过／欠压保护

3．2．2 过／欠频保护

3．3 联络线保护

3．3．1 近微电网侧保护

3．3．2 近配电网侧保护

3．4 本章小结

第4章 微电网馈线保护策略研究

4．1 微电网保护工作原理

4．1．1 微电网保护结构

4．1．2 微电网保护启动条件

4．1．3 微电网保护工作流程

4．2 微电网结构描述与故障量提取

4．3 故障定位及切除算法

4．3．1 故障定位算法

4．3．2 故障切除算法

4．3．3 从机故障的故障定位及切除算法

4．4 仿真分析

4．5 本章小结

第5章 含微电网的配电网保护策略研究

5．1 微电网接入对配电网保护的影响

5．1．1 微电网接入对配电网电流保护的影响

5．1．2 微电网接入对配电网距离保护的影响

5．1．3 微电网接入对配电网自动重合闸的影响

5．2 基于区域纵联和自动重合闸的配电网保护策略

5．2．1 区域纵联保护与自动重合闸

5．2．2 电流保护与距离保护

5．3 公共连接点与微电网、配电网保护的协调配合方案

5．3．1 保护时序配合

5．3．2 PCC保护闭锁

5．4 仿真分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文工作总结

6．2 研究不足与展望

致谢

参考文献

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