含逆变型分布式电源配电网故障定位研究

摘要

随着全球能源问题的日渐严峻与环境问题的不断恶化，以光伏、风能为代表的逆变型分布式电源(Inverter~interfacedDistributedGeneration，IIDG)在全世界已经得到广泛应用。大量IIDG接入配电网，不仅改变了正常运行状态下配电网的潮流分布，而且也改变了故障状态下配电网的故障电流特性，导致传统的配电网故障定位方法不能直接应用于含IIDG的配电网中。　　为了解决上述问题，本文结合目前国家对IIDG低电压穿越控制策略(Low Voltage Ride Through，LVRT)的要求，分析了IIDG接入后对配电网故障特性的影响，将IIDG等效为一个受并网点电压控制的电流源模型；根据IIDG接入配电网后的网络拓扑，把含IIDG的配电网划分为单电源辐射型、双电源型、含IIDG型三种不同类型的无分支线路区段，对每一种区段故障与非故障时的电流特性进行分析，提出一种结合馈线终端单元(Feeder Terminal Unit，FTU)利用各区段首末端电流幅值差和相角差进行快速区段定位与故障类型识别的方法；根据选定的故障区段，对具体的故障距离进行精确求解，对于不含IIDG的故障区段，采用π型等值参数模型，对传统的阻抗法测距进行了改进，采用迭代求解的方法极大地提高了测距精度；对于含有IIDG的故障区段，根据IIDG在电网对称与不对称故障时的输出特性，对不同故障类型、不同故障位置进行分析，提出一种基于序网络的故障测距算法；最后利用仿真软件MATLAB/Simulink搭建了含IIDG的配电网模型，在其中的任意区段之间设立不同类型的短路故障，根据实际选择的故障位置与MATLAB仿真软件编写故障测距算法得出的故障距离进行对比，验证测距精度。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1 选题背景

1.2 研究意义

1.3 逆变型分布式电源研究现状

1.4 有源配电网故障定位研究现状

1.4.1 有源配电网故障区段定位研究现状

1.4.2 有源配电网故障测距研究现状

1.5 论文主要工作

2 逆变型分布式电源的故障特性

2.1 逆变型分布式电源并网基本结构

2.2 逆变型分布式电源在对称故障下的控制策略

2.3 逆变型分布式电源在不对称故障下的控制策略

2.3.1 正负序双电流环控制方法

2.3.2 并网电压电流的正负序分离

2.3.3 消除负序电流分量控制方法

2.4 不同故障类型下IIDG的电流输出特性

2.4.1 IIDG低电压穿越要求

2.4.2 IIDG在对称故障下电流输出模型

2.4.3 IIDG在不对称故障下电流输出模型

2.5.1 IIDG建模

2.5.2 仿真结果分析

2.6 本章小结

3 含逆变型分布式电源配电网的故障区段定位

3.1 含IIDG配电网模型建立

3.2 双电源型区段故障定位

3.2.1 双电源型非故障区段的电流分析

3.2.2 双电源型故障区段的电流分析

3.3.3 双电源型区段故障判据

3.3 单电源辐射型区段故障定位

3.3.1 单电源辐射型非故障区段的电流分析

3.2.2 单电源辐射型故障区段的电流分析

3.2.3 单电源辐射型区段故障判据

3.4 含IIDG型区段故障定位

3.4.1 含IIDG型区段无故障时的电流分析

3.4.2 含IIDG区段内故障时的电流分析

3.4.3 含IIDG区段的故障判据

3.5 含IIDG配电网故障区段定位步骤流程

3.6 故障类型的判定

3.7 仿真验证

3.8 本章小结

4 含逆变型分布式电源配电网的精确测距

4.1 传统阻抗测距理论

4.2 改进阻抗法的测距算法

4.2.1 π型等值电路模型分析

4.2.2 配电网各节点电压的计算

4.2.3 不含IIDG区段的故障测距算法

4.3 含IIDG区段的故障测距算法

4.3.1 序分量的计算

4.3.2 IIDG下游故障时的测距算法

4.3.3 IIDG上游故障时的测距算法

4.3.4 含IIDG区段故障测距流程

4.4 仿真分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

参考文献

附录1

作者简历

致谢

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