智能配电网分布式区域纵联保护与故障恢复系统研究

摘要

智能配电网集成了先进的配电技术、高级传感和测控技术、现代计算机与通信技术，同时智能配电网支持分布式电源大量接入，相比于传统配电网更加安全、可靠。智能配电网需要在系统发生故障后能及时检测并自动隔离故障，快速恢复系统供电。然而随着大量的分布式电源接入，原有配网结构及潮流流动方向发生了改变。当系统中发生故障后，智能配电网中的电流流向、故障电流大小与传统配电网不同，原有继电保护装置可能出现灵敏度低，保护拒动或者误动等，传统的故障隔离算法已不能满足要求。因此研究并分析面向智能配电网的保护原理，提出相应的隔离算法十分有必要。另外，随着分布式电源接入配电网中的数目越来越多且容量越来越大，即分布式电源在配电网中的渗透率增大，故障隔离的同时立刻将分布式电源切除的做法显然已经不恰当，不利于配电系统的安全稳定运行。本文基于智能配电网对故障隔离与供电恢复的要求，结合了当前已有故障隔离和供电恢复算法，就当前存在的问题，进行了以下研究:
　　首先，本文在前人工作的基础上，结合智能配电网的特点，将在输电网中应用广泛的纵联保护引用到智能配电网保护中构成分布式区域纵联保护。由于配电网结构复杂，分支众多，纵联保护在配电网中应用需要解决几个关键问题，如:智能配电终端需要和哪些智能配电终端交互信息来检测故障，智能配电终端之间应当交互什么类型的信息。
　　为了解决上述问题，本文给出了划分智能配电终端保护关联域的矩阵计算方法，明确了故障发生后智能配电终端应该和哪些智能配电终端交互信息。保护系统基于全局信息为智能配电终端确定保护关联域并下发到相应的智能配电终端，分布式智能配电终端通过和保护关联域内的智能配电终端交互信息可独立完成故障隔离的功能，保护结合了集中结构和分布式结构的优点，能够快速隔离故障。智能配电终端之间交互的信息为方向信息和过电流信息的综合信息，可以提高保护的容错性并减少不必要的计算。本文提出了一种修正过电流保护整定方法，该方法能反应本线路及下级线路内的短路故障，并综合故障方向信息，减少了智能配电终端之间不必要的信息交互。最后，本文提出了一种区域纵联保护故障隔离算法，通过逻辑运算实现快速准确隔离故障。
　　其次，智能配电网的结构越来越复杂，在故障隔离之后快速得到开关集合，最快恢复用户供电、减小停电造成的经济损失是十分有必要的。本文在借鉴多代理技术在供电恢复中的应用基础上，提出了分布式供电恢复的方法。分布式供电恢复方法是指利用各智能配电终端之间的通信完成非故障停电区域的供电，无需保护控制中心搜集信息统一求解，能节省大量时间。配电网正确隔离故障之后，首先进行孤岛划分，非故障停电区域以断开的智能配电终端为起点，以正向保护关联域内的主线路开关为搜索方向搜索所有连接的联络开关，确定所有可能的供电恢复路径。依据搜索到供电路径的负载率高低，智能配电终端和保护关联域内的智能配电终端交互负荷信息决定跳闸哪个开关并闭合联络开关完成对停电区域的供电恢复。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 智能配电网保护研究现状

1．2．2 智能配电网供电恢复研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 分布式区域纵联保护系统

2．1 分布式电源接入对配电网保护的影响

2．2 纵联保护在配电网中的应用

2．2．1 纵联保护原理

2．2．2 集中式纵联保护系统

2．2．3 分布式纵联保护系统

2．3 本章小结

第3章 分布式区域纵联保护故障隔离算法

3．1 保护关联域的在线确定方法

3．1．1 保护范围的划分原则

3．1．2 保护关联域的计算方法

3．1．3 系统结构变化时的修正方法

3．1．4 算例分析

3．2 故障综合信息

3．2．1 方向信息

3．2．2 过电流信息

3．3 保护隔离算法

3．3．1 隔离算法

3．3．2 异常情况的处理

3．4 本章小结

第4章 智能配电网供电恢复

4．1 供电恢复要求

4．2 供电恢复的数学模型

4．3 分布式区域供电恢复系统

4．3．1 分布式区域供电恢复系统工作流程

4．3．2 系统供电路径搜索

4．3．3 算例

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及科研情况