适应分布式电源接入的配电网保护与控制技术研究

摘要

近年来，有效利用可再生能源的分布式发电技术引起了国内外的广泛关注。然而，分布式电源的接入改变了配电网原有电流保护与控制配置的基础条件，可能造成保护拒动或误动、非同期重合闸以及备自投动作时间过长甚至失败等问题。为有效解决上述问题，本文系统地研究了适应分布式电源接入的配电网保护与控制技术，开展了如下几方面的工作：
　　1.为评估一定容量的分布式电源接入配电网后对原有电流保护选择性和灵敏性带来的影响，提出了一种计及配电网原有电流保护整定原则的逆变型分布式电源准入容量计算方法，能够得到满足保护选择性和灵敏性要求的准入容量。另外，通过对比逆变型分布式电源实际接入容量和准入容量的数值大小，给出了不同情况下的保护配置方案，以适应不同容量的逆变型分布式电源接入配电网。
　　2.分布式电源的接入不仅可能造成原有电流保护无法满足选择性和灵敏性要求，也使得保护的定值难以整定。通过分析不同位置发生两相相间短路故障和三相短路故障时保护安装处的正序电压和流过保护的正序电流之间的关系，提出了基于本地信息的自适应正序电流速断保护原理，能够减小或消除不同因素对保护范围的影响，改善了保护的性能。
　　3.为快速且有选择性地保护线路全长，同时尽量减少改造成本，提出了一种基于广域状态量信息的保护新方案。在该方案中，通过利用馈线首端和分布式电源并网点处的电压和电流信息，提出了补偿阻抗极性信息的新判据及其故障定位方法。该方案无需加装电压互感器，仅根据过电流保护动作信息和补偿阻抗极性信息，就能够快速准确地实现含分布式电源配电网的故障定位。
　　4.针对分布式电源接入给重合闸和备自投带来的问题，分别以配电网的馈线和变电站为研究对象，提出了基于广域信息的保护、重合闸和备自投协调配合策略。该策略将重合闸和备自投控制与广域保护系统融合，能够充分利用广域信息，实现保护、重合闸和备自投之间的相互配合。
　　5.为消除反孤岛保护的盲区，提出了两种基于无功控制的逆变型分布式电源孤岛检测方法。其中，快速孤岛检测方法能够保证非计划孤岛发生后有功和无功不匹配促使频率朝着相同的方向偏移，从而快速实现孤岛检测；非破坏性孤岛检测方法则无需迫使频率超出门槛值就能检测孤岛，从而有利于逆变型分布式电源控制策略的平滑切换，实现由非计划孤岛向孤岛运行的转变。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 分布式电源接入对配电网的影响

1.3 课题研究现状

1.4 本文完成的主要工作

第二章 逆变型分布式电源准入容量计算方法

2.1 含逆变型分布式电源配电网的短路电流计算

2.2 配电网三段式电流保护对逆变型分布式电源容量的约束

2.3 逆变型分布式电源准入容量计算方法

2.4 含逆变型分布式电源配电网的保护配置方案

2.5 仿真验证

2.6 本章小结

第三章 基于本地电气量信息的自适应电流速断保护

3.1 现有自适应电流速断保护及其存在的问题

3.2 含分布式电源配电网自适应正序电流速断保护

3.3 仿真验证

3.4 实验验证

3.5 本章小结

第四章 基于广域状态量信息的保护方案

4.1 基于过电流保护动作信息的故障定位方法

4.2 基于补偿阻抗极性信息的故障定位方法

4.3 保护方案的具体实施方法

4.4 仿真验证

4.5 本章小结

第五章 基于广域信息的保护与控制协调配合策略

5.1 分布式电源接入对重合闸和备自投的影响

5.2 配电网馈线保护、重合闸和负荷转供的协调配合策略

5.3 变电站保护、重合闸和备自投的协调配合策略

5.4 本章小结

第六章 逆变型分布式电源反孤岛保护

6.1 孤岛检测模型及电气量间的关系分析

6.2 快速孤岛检测方法

6.3 非破坏性孤岛检测方法

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢