分布式电源大量接入配网对继电保护和自动装置的影响及其对策研究

摘要

随着世界范围内化石燃料的日益枯竭、环境的日益恶化以及人类社会对能源依赖的逐渐增强，各国政府开始将目光投向清洁无污染的新能源。同样我国近年来，在节能减排的政策下，以分布式发电（Distributed Generation，DG）为代表的清洁能源在配电网中也得到了越来越广泛的应用。　　DG在配电网中的应用，使配电网的运行结构、控制方式和运行方式变得更加复杂，给配电网带来了深刻的变革。其中一个重要方面的就是DG的接入对配电网保护的影响。传统的配电网运行方式和控制方法比较简单，一般为辐射状网络运行。当分布式电源接入配电网后，配电网将由单向潮流的辐射状无源配电变成了双向潮流的网状有源配电网。配电网的拓扑结构、运行和故障特征发生了实质性的变化，配电网原有的故障电流大小和方向都发生了改变。如果继续采用传统的三段式电流保护，将会出现保护装置灵敏度降低、拒动作、误动作和重合闸失败等情况。为了消除DG并网后对保护造成影响，本文研究分析了DG的分类、发电原理、控制策略和故障特性，在此基础上建立了基于定功率控制模式的逆变型DG的等效模型，研究分析了DG接入配电网对三段式电流保护和重合闸的影响，并用PSCAD仿真软件加以验证。同时分析了国际上短路计算的IEC60909标准，并根据此标准研究了DG接入配网对断路器的影响。　　本文针对三段式电流保护，提出了改善方案：1）针对DG上游线路，在线路两侧装设带有方向元件的保护装置，系统侧装设检无压重合闸，并网侧装设检同期重合闸。2）针对DG下游线路，根据新故障电流大小对下游保护重新整定，并在线路始端配置前加速重合闸。针对DG出力有随机性造成反时限过电流保护动作时间长的问题，提出一种基于用户自定义特性的反时限过电流保护改进方案。该改进方案通过了仿真验证，结果证明该方案基本满足了配网保护的要求。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及其意义

1.2 分布式发电的发展和研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 分布式电源概述及故障等效计算

2.1 分布式发电电源

2.2基于IEC60909标准的配电网短路计算

2.3 逆变型分布式电源故障特性分析

2.4 本章小结

第3章 分布式电源对配电网保护及自动装置影响的理论分析

3.1 配电网现有保护配置的介绍

3.2 分布式电源对配网继电保护影响分析

3.3 分布式电源对配网自动装置的影响分析

3.4 分布式电源对配网断路器的影响分析

3.5 本章小结

第4章 分布式电源对配网保护及自动装置影响的仿真分析

4.1 仿真模型参数

4.2 分布式电源接入对配网保护影响的仿真分析

4.3 分布式电源接入对重合闸影响的仿真分析

4.4 考虑分布式电源影响的配网保护方案

4.5 本章小结

第5章 适应分布式电源接入的反时限过电流保护方案

5.1 反时限过电流保护概述

5.2 基于用户自定义特征的反时限过电流保护方案

5.3 仿真算例分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢