直流供配电系统可靠性评估及故障隔离设备配置研究

摘要

随着电力电子技术的发展，在直流供配电系统中引入了大量电力电子新设备，使得系统在拓扑结构、设备故障模式等方面相较传统交流系统发生了较大变化，故需针对以上特点提出有效的可靠性评估方法。直流供配电系统应用场景广泛，而不同场景下电力电子设备配置的目标也存在差异，本文就两类典型直流供配电系统进行了故障隔离设备配置的研究。基于最小割集法提出了直流供配电系统负荷区域划分方法;考虑电力电子设备功能故障、小电流接地方式以及分布式电源接入的影响，提出了直流供配电系统可靠性评估模型。在变电站直流系统DC/DC模块配置方面，基于DC/DC模块功能结构提出了两类DC/DC模块典型配置方案，并对其可靠性进行了评估与对比，进而分析了DC/DC模块故障率变化对直流系统可靠性的影响。在柔性直流配电系统断路器配置方面，以开关设备投资运行费用和停电损失费用之和最低为优化目标，配置断路器数目为阶段，配置断路器位置组合为状态，针对直流断路器造价随技术发展下降空间较大的特点，提出了一种考虑价格变化的直流断路器配置动态规划算法;以手拉手型直流配电网为例进行了算例分析，并研究了分布式电源接入对直流断路器配置产生的影响。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 供配电系统可靠性评估方法研究现状

1．2．2 直流供配电系统可靠性研究现状

1．2．3 供配电系统开关配置方法研究现状

1．3 研究内容和章节安排

1．3．1 研究内容

1．3．2 章节安排

2 直流供配电系统可靠性评估方法

2．1 直流供配电系统拓扑描述

2．1．1 拓扑的邻接矩阵表示

2．1．2 邻接矩阵的连通路径搜索方法

2．2 最小割集法

2．2．1 割集等效模型

2．2．2 复杂网络最小割集的求解

2．2．3 串并联公式计算方法

2．3．2 基于最小割集法的负荷点区域划分方法

2．4 直流供配电系统可靠性评价模型

2．4．1 可靠性评价模型

2．4．2 考虑电力电子设备功能故障

2．4．3 考虑小电流接地方式

2．4．4 考虑分布式电源接入

2．5 直流供配电系统可靠性评价流程

2．6 本章小结

3 变电站直流系统DC／DC模块配置研究

3．1 变电站直流系统典型拓扑结构

3．1．1 单组蓄电池直流系统

3．1．2 双组蓄电池直流系统

3．1．3 直流馈电网络

3．2 DC／DC模块功能结构及其对直流系统的影响

3．2．1 DC／DC模块功能结构

3．2．2 DC／DC模块对直流系统的影响

3．3 DC／DC模块典型配置方案分析

3．3．1 DC／DC模块按直流负荷配置方案

3．3．2 DC／DC模块按直流分屏配置方案

3．4 DC／DC模块配置方案可靠性对比

3．4．1 算例模型与结果分析

3．4．2 DC／DC模块故障率对系统可靠性的影响

3．5 本章小结

4 直流配电系统断路器配置研究

4．1 直流配电系统拓扑结构及规划原则

4．1．1 辐射型直流配电系统

4．1．2 环状直流配电系统

4．1．3 两端供电型直流配电系统

4．1．4 规划原则

4．2 直流配电系统断路器配置数学模型

4．2．1 开关投资运行费用

4．2．2 系统停电损失费用

4．2．3 优化模型

4．3 直流配电系统断路器配置的动态规划算法

4．3．1 动态规划原理

4．3．2 考虑价格变化的直流断路器配置动态规划算法

4．3．3 算法流程图

4．4 算例分析

4．4．1 算例模型及参数

4．4．2 算例结果与分析

4．4．3 分布式电源接入对直流断路器配置的影响

4．5 本章小结

5 结论

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

参考文献