基于系统高频阻抗测量的配电网故障定位方法研究

摘要

快速和准确的故障定位对于迅速恢复配电网供电至关重要。随着电力电子技术的快速发展与应用，新能源发电技术日趋成熟，高渗透率的分布式电源接入配网成为一种趋势。而分布式电源短路时的故障特性与传统同步发电机差别较大，与控制策略等因素密切相关。当配网中分布式电源比例较高、分布式电源整体提供短路电流的能力较强时，会给配网原有的基于工频电流的保护和故障定位方法带来一定的挑战。本论文从系统故障后高频信息的角度出发，研究了基于系统高频阻抗测量的故障定位方法，实现对含高比例分布式电源配网的故障定位。
　　论文首先分析了系统故障以后高频信息存在的理论依据。通过对常用时-频变换方法的比较，选定了高频阻抗信息的获取方式。在多点量测的基础上，提出了一种基于系统高频阻抗测量的配网故障定位方法，以故障高频信号为源，得到线路始末端各测点的高频阻抗值，通过比较各测量装置组内高频阻抗值的大小关系确定故障线路位置，实现快速有效的定位。并对过渡电阻、不平衡负荷、测点不足等因素对本方法的影响进行了分析。
　　其次建立了直接并网类分布式电源和经逆变器并网类分布式电源的高频阻抗模型，通过对两类分布式电源的建模分析证明了其在故障后高频分量网络中具有稳定的高频阻抗模型及高频阻抗值，并通过仿真验证了所建模型的正确性，表明本论文所提基于高频阻抗测量的故障定位方法对含高比例分布式电源的配网完全适用。利用故障后短窗数据计算高频阻抗值可以有效避免分布式电源控制策略以及输出功率变化的影响。与分布式电源的工频模型相比，其高频阻抗模型更具确定性和普适性。
　　最后基于IEEE33节点配电系统的结构和参数，搭建了含高比例分布式电源配网仿真算例，对所提故障定位方法进行验证。
　　仿真结果表明所提故障定位方法合理、有效，能够正确地定位故障线路，并且不受过渡电阻、不平衡负荷等因素的影响，原理简单，无需数值整定，具有较好的自适应性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 传统配网故障定位

1．2．2 含分布式电源配网故障定位

1．3 论文主要研究内容

第2章 基于系统高频阻抗测量的配网故障定位方法

2．1 引言

2．2 基于高频阻抗测量的故障定位方法原理概述

2．2．1 故障后高频信息存在的理论依据

2．2．2 故障定位方法基本原理

2．2．3 影响因素分析

2．3 高频阻抗信息获取方式

2．3．1 快速傅里叶变换原理

2．3．2 连续小波变换原理

2．3．3 高频阻抗获取方式的选定

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 直接并网类DG高频阻抗模型

3．2．1 高频阻抗模型的建立

3．2．2 模型正确性验证

3．3 经逆变器并网类DG高频阻抗模型

3．3．1 高频阻抗模型的建立

3．3．2 模型正确性验证

3．4 本章小结

第4章 含高比例分布式电源配网算例验证

4．1 引言

4．2 仿真算例概述

4．3 仿真结果分析

4．3．1 金属性故障

4．3．2 非金属性故障

4．3．3 不平衡负荷及负荷变化

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢