自适应保护在含DG配电网中的应用研究

摘要

传统煤炭、石油等能源的利用会造成严重的环境问题，再加上数百年的开发，这类能源已经濒临枯竭。同时，集中式大电网发电模式也随着电力系统不断的扩大开始出现各种问题。人们的目光开始转向基于可再生能源的分布式发电技术，并开始研究分布式电源对配电系统的补充作用。然而，大量分布式电源的接入，会导致传统的基于辐射型结构的配电网电流保护无法满足要求，不能快速、正确地动作。因此，本文主要对含逆变型分布式电源的配电网的自适应保护进行了研究，以解决分布式电源（Distributed Generation,简称DG）接入所引起的一系列问题。
　　首先研究了几种传统配电网常用的自适应电流保护方法，如自适应过电流保护、自适应电流向量差动保护等。对这几类自适应保护的整定方法、保护范围和实现流程进行了简要介绍，初步了解了自适应保护方法的思想。
　　随着分布式电源大量的并入传统配电网，其对配电网的电压、潮流、电能质量和保护方案等都有一定的影响。结合分布式电源的输出特性，从逆变型DG的类型、容量和接入位置等几个方面，分析了分布式电源接入对传统电流保护和自动装置的影响。通过分析逆变型DG的故障特性和控制方法，将接入配电网的逆变型DG等效为恒功率模型，并利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了10kV含DG的简单配电网模型。通过分别固定分布式电源的输出容量和接入位置，仿真验证了不同位置故障时，DG对传统保护方法所造成的影响。
　　针对逆变型DG输出容量变化导致传统电流保护的定值很难确定的问题，在已有的自适应电流速断保护基础之上，对含逆变型DG配电系统的自适应电流速断保护进行了研究。为计算得到能够适应DG变化的自适应电流整定值，改变了计算保护背侧等值阻抗的算法，采用了更加精确的计算方法。分析结果表明，其自适应整定表达式的形式不变，但其中的参数比之前的计算方法更精确，从而改善了自适应电流速断保护方法。同样的，利用仿真软件搭建了简单的含分布式电源的配电网模型，对上述分析进行了仿真验证。
　　此外，通过分析含DG配电网发生故障时的复合序网图和简化后的复合序网络，利用保护安装处流过的正序故障电流的计算公式，研究了一种适用于含逆变型DG配电网的自适应正序电流速断保护方法。同时，搭建出简单的含DG的配电网模型，分别在两相短路故障和三相短路故障情况下，对其有效性进行了仿真验证。
　　自适应保护的实现，需要综合利用供配电线路自适应保护装置本地信息、变电站内信息与集控中心提供的一次、二次设备状态状态信息及拓扑连接关系。本文结合变电站微机综合自动化系统、配网自动化系统中各种装置和网络技术的具体工作和运行过程，详细介绍了自适应保护的实现过程。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究意义和背景

1．2 含分布式电源的配电网保护研究现状

1．3 自适应保护的研究现状

1．4 主要工作

第2章 自适应电流保护基本原理

2．1 自适应过电流保护

2．1．1 传统过电流保护的问题

2．1．2 自适应过电流保护

2．2 自适应电流向量纵联差动保护

2．2．1 电流向量纵联差动保护

2．2．2 自适应电流向量纵联差动保护

2．3 自适应组合式纵联保护

2．3．1 概述

2．3．2 构成原理

2．3．3 自适应组合式纵联保护的实现

2．4 本章小结

第3章 DG接入对配电网保护的影响分析

3．1 引言部分

3．2 分布式电源接入对配电网保护影响的理论分析

3．2．1 DG的类型及容量对配电网电流保护的影晌

3．2．2 分布式电源的不同接入点对配电网电流保护的影响

3．2．3 分布式电源接入对自动重合闸的影响

3．3 分布式电源对配网传统电流保护影响仿真分析

3．3．1 仿真系统参数

3．3．2 PSCAD／EMTDC仿真软件介绍

3．3．3 分布式电源模型和仿真模型的建立

3．3．4 分布式电源对配电网保护影响仿真结果分析

3．4 小结

第4章 自适应电流速断保护研究

4．1 DG未接入情况下的自适应电流速断保护原理

4．1．1 瞬时电流速断保护

4．1．2 自适应电流速断保护

4．2 传统自适应电流速断保护在含DG配电网中存在的问题

4．3 含DG配电系统的自适应电流速断保护研究

4．3．1 DG侧的保护

4．3．2 系统侧的保护

4．3．3 对DG下游的保护3

4．4 仿真验证

4．4．1 对保护1进行仿真验证

4．4．2 对分布式电源侧的保护7进行仿真验证

4．4．3 对保护2进行仿真验证

4．5 小结

第5章 自适应保护技术的实现

5．1 引言

5．2 变电站微机综合自动化系统

5．2．1 变电站综合自动化系统配置

5．3 配网自动化系统

5．4 自适应保护系统的结构与工作原理

5．4．1 系统总体结构

5．4．2 自适应保护功能实现

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献