计及DG低电压穿越特性的配电网充分式电流保护方案研究

摘要

分布式电源接入传统电网，提升了电网的可靠性以及灵活性。然而配电网由此变成多电源结构，传统的三段式电流保护动作将会受到影响。随着DG接入电网数目的不断增多，当配网发生故障时，DG可能大规模从配网解列，一旦配电网故障DG立即解列的方式可能造成系统的不稳定，为了保障系统的安全稳定，DG必须具备低电压穿越能力而不能随意切除，但低电压穿越要求的引入也导致其故障特性以及对传统电流保护的影响发生变化。本文围绕上述问题，对考虑低电压穿越要求的DG接入配电网进行了深入的研究，主要内容为:
　　首先研究了考虑低电压穿越要求，DG接入配电网对于传统电流保护的可靠动作的影响，分析指出DG的故障特性会受到其具体的低电压穿越控制方案影响。针对于现有配电网存在的信息量缺失、信息量分散问题，采用配电网能够获取的有限状态量信息提出了充分式保护的理念，针对于系统故障时表现出的有辨识性的故障特征，在含DG配电网上把三段式电流保护改变成充分式的电流保护，同时充分考虑DG的低电压穿越特性，构建保护新方案。
　　其次研究了双馈风机和逆变型DG的低电压穿越特性。分析了基于Crowbar低电压穿越方案的基本原理，研究发现当故障距离风机较近时，Crowbar电路接入，故障后双馈风机只能提供瞬时故障电流，持续短路电流很小。对于逆变型DG若出口电压跌落严重，短路电流被限幅环节限制，且运行在LVRT方式下，故障后的稳态电流恒为2倍额定值，而若运行在并网控制方式下稳态电流则小于2倍额定值。
　　然后分析了DG低电压穿越特性对配电网电流保护影响，深入分析双馈风电场出口联络线以及配电网馈线电流保护受其低电压穿越特性影响程度。具有Crowbar低电压穿越功能的双馈风机其故障电流快速衰减，联络线上的电流速断保护以及后备段保护均会受到影响。并且该特性使得双馈风电场馈出的短路电流对接入点下游馈线电流保护速断影响较大，而对带有时限的后备段保护影响较小。
　　最后研究了考虑DG低电压穿越特性的充分式电流保护方案。针对双馈风电场出口联络线，电流速断保护采用快速算法，电流保护Ⅱ段采用保持电路并增加低电压判据，同时将低电压穿越标准引入作为辅助判别条件与电流保护Ⅲ段协调配合。对于配电网馈线电流保护，利用Crowbar动作信号对双馈风电场接入点下游保护速断进行有选择的开放。针对逆变型DG低电压穿越特性提出一种含逆变型DG的配网电流保护定值计算方法。通过对仿真波形和数据的观察分析，验证了本文理论推导的正确性以及所提改进方案的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 DG低电压穿越特性研究现状

1．2．2 DG考虑低电压穿越后传统电流保护存在的问题及本文思路

1．3 本文主要工作及创新点

第二章 配电网传统电流保护及充分式条件下的电流保护方案

2．1 引言

2．2 配电网传统电流保护方案

2．3 配电网传统电流保护对DG低电压穿越特性的适应性

2．4 “充分式”条件下的配网电流保护原理

2．4．1 “充分式”保护的意义

2．4．2 “充分式”保护的特点

2．4．3 “充分式”条件下的配网电流保护

2．5 本章小结

第三章 DG低电压穿越特性探讨及对配网电流保护影响分析

3．1 引言

3．2 DG低电压穿越特性探讨

3．2．1 基于Crowbar低电压穿越方案的DFIG故障特性分析

3．2．2 基于直流卸荷电路低电压穿越策略的逆变型DG特性分析

3．3 DG低电压穿越特性对配网电流保护影响分析

3．3．1 DFIG低电压穿越特性对并网联络线电流保护影响分析

3．3．2 DFIG低电压穿越特性对下游保护选择性影响

3．4 DG低电压穿越特性仿真分析

3．4．1 双馈风机低电压穿越特性仿真分析

3．4．2 逆变型DG低电压穿越特性仿真分析

3．5 本章小结

第四章 计及DG低电压穿越特性的充分式电流保护研究

4．1 引言

4．2 基于自保持逻辑及低电压辅助判据的双馈风电场联络线改进电流保护

4．3 基于Crowbar投切信号识别的馈线充分式电流保护

4．4 含逆变型DG的配网电流保护定值计算

4．5 本章小结

第五章 系统建模及仿真分析

5．1 引言

5．2 双馈风电场联络线充分式电流保护方案仿真

5．3 基于Crowbar投切信号的馈线充分式电流保护仿真

5．4 含逆变型DG的配网电流保护定值计算仿真

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 今后的工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果