基于微型PMU的有源配电网继电保护原理及仿真研究

摘要

随着全球化石能源逐渐枯竭与环境问题的日益严峻，分布式电源(Distributed Generator，DG)作为清洁可持续的能源替代方案得到了快速的发展。风机，光伏等分布式电源的大量接入给传统配电网的安全运行带来了极大挑战，尤其对传统配电网的继电保护方案造成了不利影响。本文在DIgSILENT仿真软件中对DG接入对传统继电保护的影响进行了分析与仿真，并基于同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit，PMU)在配电网中的研究与应用，给出了适用于含分布式电源的配电网保护方案。
　　DIgSILENT凭借对新能源模型的精确建模与对继电保护方案的分层建模方式，对含分布式电源的继电保护仿真具有重要的使用价值。本文探讨了基于DIgSILENT的继电保护建模仿真原理及建模架构，利用继电保护功能模块，搭建了配电网过流保护和距离保护的模型，通过故障事件仿真验证了所建模型有效性和正确性。同时，针对含分布电源的配电网，分析了DG接入对传统过流保护与距离保护造成的影响，并比较了两种保护所受影响的大小，得出距离保护相比过流保护受DG的影响较小的结论，并利用仿真对其进行了验证。
　　PMU可实现配电系统运行状态的实时、在线同步测量。针对传统继电保护不能满足DG接入后的保护需要问题，本文利用PMU测量并提取得到的正序故障分量电流，基于母线进出线电流相位差的特征，给出了一种适用于含分布式电源的配电网保护方案。针对传统纵联保护的不足，引入正序故障分量，并通过纵联电流差动保护和纵联电流相位保护两种方法，减小了高阻故障对于传统纵联保护的影响。通过系统仿真实验，验证了该方法的正确性和有效性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 含分布式电源的配电网保护技术

1．2．1 DG接入对于配电网保护的影响

1．2．2 含DG的配电网保护研究现状

1．3 同步相量测量装置与广域相量测量系统

1．3．1 PMU与WAMS简介

1．3．2 基于PMU的继电保护与故障测距研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 基于DIgSILENT的继电保护建模仿真

2．1 继电保护仿真一般过程

2．2 DIgSILENT继电保护建模原理

2．2．1 继电保护建模架构

2．2．2 几种常用继电器功能模块

2．3 继电保护仿真实例

2．3．1 过流保护仿真

2．3．2 距离保护仿真

2．4 本章小结

第三章 分布式电源接入对配电网保护的影响

3．1 配电网系统建模

3．1．1 中压配电网的拓扑结构

3．1．2 逆变型分布式电源的建模

3．1．3 含逆变型分布式电源的配电网仿真模型

3．2 分布式电源接入配电网对传统电流保护的影响

3．2．1 DG接入对本线路原有保护的影响

3．2．2 DG接入对相邻线路原有保护的影响

3．3 分布式电源接入配电网对距离保护的影响

3．4 本章小结

第四章 基于正序故障分量电流相位比较的配电网保护方案

4．1 正序故障分量简介及提取方法

4．1．1 正序故障分量及特点

4．1．2 正序故障分量的提取方法

4．2 基于母线进出线电流相位比较的配电网保护原理

4．2．1 故障系统网络

4．2．2 故障点位于母线下游

4．2．3 故障点位于母线上游

4．2．4 故障线路的逻辑判断

4．3 实验仿真

4．4 本章小结

第五章 基于微型PMU的有源配电网线路纵联保护

5．1 引入正序故障分量的纵联电流差动保护

5．1．1 传统纵联电流差动保护原理

5．1．2 高阻故障对传统电流差动保护的影响

5．1．3 引入正序故障分量的纵联电流差动保护判据

5．2 引入正序故障分量的纵联电流相位保护

5．3 引入正序故障分量电压的故障测距原理

5．4 仿真分析

5．4．1 纵联电流差动保护仿真结果

5．4．2 纵联电流相位保护仿真结果

5．4．3 故障测距仿真结果

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况