基于配网自动化系统的电缆配电环网纵联保护技术的研究

摘要

随着社会经济的发展，由短时停电引起的敏感负荷非正常运行所带来的损失巨大，已受到社会各界的普遍关注。配电网闭环运行可极大提高供电可靠性，在解决短时停电问题的同时亦能适应分布式电源（Distributed Energy resources，DERs）的友好接入，是当前配电网运行模式的研究热点。而目前配网自动化（Distribution Automation，DA）技术主要应用于开环运行的配电网中，尚未形成针对闭环运行配电网的有效机制。 本文首先给出了闭环运行电缆配电环网的基本结构，简要分析了其潮流分布特征，并基于分布式DA的故障处理机制研究了电缆配电环网的保护架构。其次，基于电流突变量以及正序故障分量功率方向原理，分析了不同位置发生故障时正序故障分量功率方向特征，制定了统一的环网柜状态与闭锁信号发送规则，构建了基于配网自动化平台的电缆配电环网闭锁式纵联保护方法，实现短路故障区间的准确定位与快速隔离。然后分析了不同类型故障发生时最小故障电流与故障位置的关系，得到了该保护的灵敏度校验方法；着重分析了开环运行模式下该保护的适用性，并研究了相应的改进措施。同时，针对环网柜中无法获取电压信息的情况，设计了基于正序电流故障分量的相位比较式纵联保护方法，制定了相位信号交换规则与故障定位策略。利用方向性过电流保护原理，构建了电缆配电环网内部故障的后备保护，在主保护拒动时能够正确隔离故障。最后，本文通过PSCAD构建了双电源配电环网及其保护系统仿真模型，验证了闭锁式纵联保护、相位比较式纵联保护与后备保护逻辑的正确性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 传统提高供电可靠性的措施

1.2.2 配电环网及其保护技术研究现状

1.3 论文的主要工作

第2章 电缆配电环网结构及其保护方法

2.1 双电源电缆配电环网基本结构

2.2 双电源电缆配电环网潮流分布规律

2.3 基于分布式DA的电缆配电环网故障处理方法

2.3.1 分布式DA技术

2.3.2 配电环网故障处理原理

2.4 本章小结

第3章 电缆配电环网闭锁式纵联保护设计

3.1 电流突变量原理

3.1.1 电流突变量基本概念

3.1.2 电流突变量保护特点

3.2 正序故障分量原理

3.3 电缆配电环网闭锁式纵联保护

3.3.1 故障特征分析

3.3.2 环网柜状态划分与闭锁信号发送规则

3.3.3 闭锁式纵联保护逻辑与整定原则

3.4 本章小结

第4章 电缆配电环网闭锁式纵联保护性能分析

4.1 闭锁式纵联保护耐受过渡电阻能力分析

4.1.1 两相短路耐受过渡电阻能力分析

4.1.2 三相短路耐受过渡电阻能力分析

4.2 闭锁式纵联保护灵敏度校验

4.3 通信网络故障对保护方案的影响

4.4 开环运行时保护动作特性分析

4.5 本章小结

第5章 电缆配电环网相位比较式纵联保护与后备保护设计

5.1 电缆配电环网相位比较式纵联保护设计

5.1.1 相位比较式纵联保护原理

5.1.2 故障特征分析

5.1.3 环网柜状态划分与跳闸信号发送规则

5.1.4 相位比较式纵联保护逻辑

5.2 电缆配电环网后备保护的构建

5.2.1 后备保护整定原则

5.2.2 后备保护逻辑

5.3 本章小结

第6章 数值仿真分析

6.1 仿真模型与参数设置

6.2 闭锁式纵联保护仿真

6.2.1 闭环运行条件下保护动作特性

6.2.2 开环运行条件下保护动作特性

6.2.3 负荷启停对保护动作性能的影响

6.2.4 励磁涌流对保护动作性能的影响

6.2.5 耐受过渡电阻能力仿真

6.3 相位比较式纵联保护仿真

6.4 后备保护仿真

6.5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢