含分布式电源的配电网保护配置与整定研究

摘要

随着传统化石能源的日益枯竭以及逐渐加剧的环境问题，我国开始将分布式能源的开发利用纳入国家的能源发展战略之中。然而分布式能源渗透率的逐渐提高也给电网传统的自动装置以及保护配置带来了一些问题。分布式电源的接入使得配电网由单一电源的辐射状结构变为多电源结构，改变了配电网原有的故障电流水平和方向，使得基于辐射型配电网的传统继电保护方案出现灵敏度降低，甚至误动、拒动等一系列问题，当分布式电源接入容量较大时，传统的三段式电流保护将无法满足保护整定的要求。
　　为了解决这些问题，本文首先在PSCAD以及MATLAB/SIMULINK仿真平台上对双馈型风力发电机、永磁直驱式风力发电机以及并网型光伏发电系统这三种分布式电源进行了故障特性仿真分析，分别讨论了在对称故障和不对称故障下这三种分布式电源的故障电流特点及其对继电保护可能的影响，并给出了风力发电机的短路电流简化计算方式;在此基础上分析了分布式电源接入配电网容量和位置对配电网电流保护的影响，并通过PSCAD仿真验证了理论分析的结果，定量的计算了在不改变原有电流保护配置的条件下单一风场接入的准入容量;提出了将电流保护与距离保护相结合的配电网保护配置和整定原则，并以此原则为基础，对一含风场接入的10kV配电网的保护配置整定进行具体算例验证，结果证明该方案能够满足含风场接入的配电网继电保护要求;同时还提出了一套基于过电流保护的广域保护方案，最终通过算例验证该广域保护方案能够适应分布式电源灵活的运行状态，在分布式电源投入和退出的情况下均能起到良好的保护效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 课题的研究现状

1．2．1 分布式电源的故障特性分析

1．2．2 分布式电源接入对配电网继电保护的影响

1．2．3 含分布式电源的配电网保护方案

1．3 本文主要工作

第2章 分布式电源的故障特性分析

2．1 风、光发电系统工作原理及仿真模型

2．1．1 双馈型风力发电机

2．1．2 永磁直驱式风力发电机

2．1．3 并网型光伏发电系统

2．2 风、光发电系统的仿真与故障输出特性分析

2．2．1 双馈型风力发电机故障特性分析

2．2．2 永磁直驱式风力发电机故障特性分析

2．2．3 并网型光伏发电系统故障特性分析

2．3 风力发电机短路电流简化计算

2．4 本章小结

第3章 风光电站接入配电网对继电保护的影响分析

3．1 传统配电网络的特点和继电保护

3．2 风、光电站接入对配电网电流保护的影响

3．2．1 风、光电站电源容量对电流保护的影响

3．2．2 风、光电站电源接入位置对电流保护的影响

3．2．3 风、光电站容量变化对短路电流的影响仿真

3．2．4 分布式电源接入位置变化对短路电流的影响仿真

3．3 风、光电站接入对配电网对自动装置的影响

3．3．1 非同期合闸

3．3．2 故障点电弧持续

3．4 本章小结

第4章 含风光电站的配电网继电保护配置原则与整定

4．1 接入分布式电源时10kV配电网继电保护配置与整定原则

4．2 含风电场接入的配电网电流保护整定算例

4．3 本章小结

第5章 广域保护在含分布式电源的配电网保护中的应用

5．1 广域保护的工作原理

5．2 含分布式电源的配电网广域保护方案

5．3 含分布式电源接入的广域保护仿真算例

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢