含电阻型超导限流器的直流配电系统继电保护原理研究

摘要

直流配电系统具有电能质量高、传输容量大、可靠性高、系统结构简单、经济性好、电能损耗低和有功、无功可实现独立调节等优点，同时利于不同类型的分布式电源的接入，电能转换环节少，能源利用率较高，能够促进电动汽车、直流家用电器以及智能建筑的快速发展，此外也可以间接改善环境。但是由于直流配电系统含有大量的并联电容，发生极间短路故障时，电容快速放电，故障电流上升速度快且峰值较大，对系统及其元件的安全造成巨大的威胁。因此限流器的应用在直流配电系统有着重要的作用，此外，作为直流配电系统发展的关键技术之一，其继电保护技术尚处于起步阶段，缺乏实际工程应用且广泛推广的保护方案，考虑限流器接入的研究相对更少。因此对直流配电系统继电保护原理的研究具有重要的价值及意义。
　　首先，本文对国内外该领域的研究现状进行了详细的介绍，指出了限流器在直流配电系统中的重要作用，并且就超导限流器接入对直流系统的影响方面的研究进行了详细的介绍。
　　其次，介绍了不同类型的超导限流器，并且针对本课题研究主要应用的电阻型超导限流器及其数学模型等内容进行了详细的介绍。
　　再次，从直流配电系统的拓扑结构，整流器及其控制系统的数学模型、等效模型以及不同控制方式等方面详细的介绍了直流配电系统。
　　进而，在仿真模型的基础上，深入研究了电阻型超导限流器的接入对直流配电系统极间短路故障特征的影响，研究了限流器接入对传统电压、电流保护的影响，在此基础上，提出了改进的暂态过电流保护以及暂态电流启动的限时低电压保护原理，可以很好的应对电阻型超导限流器接入对原有直流配电系统继电保护的影响。
　　最后，深入研究了故障过渡电阻不同对直流配电系统故障特征的影响，详细分析了直流配电系统中接口电路并联电容的暂态放电特性，在此基础上，提出了基于电容暂态放电的纵联保护原理，该方法很好的解决了故障过渡电阻对继电保护原理的影响，满足直流极间金属性故障时暂态和稳态冲击对保护快速动作提出的高要求，动作速度快，可保护系统元件免遭故障破坏;同时该原理具有不受系统运行方式影响、不要求两端电流值的实时同步和通信量小等优点。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第二章 超导限流器

2．1 超导限流器的基本工作特性

2．2 超导限流器的分类

2．2．1 变压器型

2．2．2 磁屏蔽型

2．2．3 饱和电抗型

2．2．4 桥路型

2．2．5 电阻型

2．3 直流配电系统中的脆弱元件

2．3．1 电容

2．3．2 二极管

2．4 电阻型超导限流器的数学模型

2．5 本章小结

第三章 直流配电系统模型

3．1 直流配电系统的基本拓扑结构

3．2 整流器及其控制

3．3 光伏电池模型

3．4 直流配电系统模型

3．5 本章小结

第四章 电阻型超导限流器接入对直流配电系统的影响

4．1 电阻型超导限流器对直流配电系统故障特征的影响

4．1．1 电阻型超导限流器接入的直流极间短路故障暂态阶段

4．1．2 电阻型超导限流器接入的直流极间短路故障稳态阶段

4．2 电阻型超导限流器接入对直流配电系统保护原理的影响

4．3 改进暂态过电流保护原理

4．3．1 暂态过电流保护

4．3．2 暂态电流启动的限时低电压保护

4．3．3 仿真验证

4．4 本章小结

第五章 故障过渡电阻对直流配电系统的影响

5．1 过渡电阻变化时直流配电系统故障特征

5．1．1 金属性极间短路故障

5．1．2 过渡电阻较小的直流极间短路故障

5．1．3 过渡电阻较大的直流极间短路故障

5．2 接口并联电容暂态放电特性

5．3 直流配电系统纵联保护新原理

5．3．1 保护启动判据

5．3．2 保护动作判据

5．3．4 保护原理仿真验证

5．4 保护方案

5．5 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢