含分布式电源的配电网继电保护技术研究

摘要

以光伏发电、风能发电等可再生清洁能源为主的分布式电源(Distributed Generator,DG)具有明显的随机性与间歇性，其接入配电网后改变了电网的供电结构与潮流方向，从而导致原有继电保护装置易出现拒动、误动、灵敏度降低及自动重合闸失败等一系列问题。因此，研究分布式电源并网后对原有继电保护配置的影响并设计新的保护方案具有重要实际应用意义。
　　论文首先对逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generator,IIDG)的电源结构、工作原理、控制策略及故障特性进行阐述，并在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了恒功率控制方式下的逆变型分布式电源模型。其次对传统配电网的三段式电流及自动重合闸保护从原理上进行研究分析，随后在IIDG接入配电网后，从不同故障点位置、IIDG容量变化等方面对配电网继电保护的影响进行了理论分析，并在PSCAD/EMTDC环境下对济宁某地区含IIDG的10kV配电网系统进行仿真分析，仿真结果表明传统的继电保护配置已经不能满足含IIDG配电网的新型供电结构的要求。
　　为满足继电保护新要求，本文设计了改进的自适应电流速断保护方案和改进的三段式电流保护方案。改进的自适应电流速断保护能够实时反映流过保护装置的电压、电流值，并可以进行在线整定；改进的三段式电流保护方案，考虑了IIDG的接入容量，并把其容量大小作为保护整定条件之一，对保护进行离线整定。最后，在PSCAD/EMTDC环境下对两套保护方案进行了仿真分析，仿真结果表明继电保护装置在不同IIDG的并网容量、不同故障类型及位置都能够可靠动作，具有较好的选择性与灵敏性，确保了配电网系统的可靠运行。

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摘 要

Abstract

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Contents

1绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 分布式电源发展的研究现状

1.2.2 含分布式电源的配电网保护研究现状

1.3 本文主要研究内容

2逆变型分布式电源的结构及控制与建模

2.1 逆变型分布式电源的结构

2.2 逆变型分布式电源的控制策略

2.3 逆变型分布式电源的故障特性

2.4 逆变型分布式电源仿真模型

2.5 本章小结

3 IIDG接入配电网对传统继电保护的影响

3.1 传统配电网的继电保护配置

3.1.1 瞬时电流速断保护

3.1.2 限时电流速断保护

3.1.3 定时限过电流保护

3.1.4 自动重合闸装置

3.2 IIDG接入后对配电网继电保护影响的理论分析

3.2.1 IIDG上游发生故障理论分析

3.2.2 IIDG下游发生故障理论分析

3.2.3 IIDG相邻馈线发生故障理论分析

3.2.4 IIDG接入配电网对自动重合闸的影响

3.3 算例仿真分析

3.3.1 济宁某地区10kV配电网的建模分析与整定计算

3.3.2 IIDG接入配电网后对原有三段式电流保护影响仿真分析

3.4 本章小结

4适用于含IIDG的配电网继电保护方案

4.1 含IIDG配电网的整体改进方案

4.2 适用于含IIDG配电网的自适应电流速断保护

4.2.1 自适应电流保护原理

4.2.2 基于正序电流分量的方向判据设计

4.2.3 适用于含IIDG配电网的自适应电流速断保护

4.3 改进的三段式电流保护

4.3.1 改进的电流保护I段

4.3.2 改进的电流保护II段

4.3.3 改进的电流保护III段

4.4 算例仿真分析

4.4.1 含IIDG配电网的改进自适应电流速断保护仿真

4.4.2 含IIDG配电网的改进三段式电流保护仿真验证

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间取得的学术成果和获奖情况