分布型新能源接入配电网之继电保护研究

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1、分布型新能源接入配电网之继电保护研究第1章绪论1.1研究背景及研究意义分布式电源(Distributed/DistributionGeneration，DG)以其投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点日益成为人们研究的热点，并且装机容量逐年递增[1-3]。分布式电源并网运行的优点主要包括：节能效果好，环境污染少，提高供电可靠性，改善电能质量等。但是其并网后给系统带来的影响是不容忽视的，DG并网对系统的影响大致分为三个方面：DG接入对配电网规划的影响，电能质量的影响以及配电网继电保护的影响。本文主要研究DG并网后配网保护的情况。当

2、前，我国的配电网多是单电源、放射性供电网络，其潮流由电源向负荷单向流动。考虑到配电网的结构、潮流分布以及瞬时故障比重较大等特点，传统配电网的保护配置是在变电站10/35kV出线处装设过流保护，主馈线上装设自动重合闸装置，而分布式电源接入配电网后，使配电网的结构发生了变化，改变了原有的潮流及短路电流分布，配电网的保护将不能可靠有选择性的动作。总体而言，分布式电源并网后对继电保护的影响可以归纳为以下几个方面：(1)引起保护拒动。此时分布式电源提供的故障电流降低了所在线路保护处检测到的故障电流，使得相应保护达不到动作值而拒动。(2)引起保护误

3、动。分布式电源接入后，相邻馈线的故障可能会使原本没有故障的馈线跳闸而失去电源。(3)自动重合闸不能可靠动作。DG的接入对自动重合闸的影响主要是会造成故障点持续电弧和非同期重合闸。1.2国内外研究现状在能源需求与环境保护的双重压力下，国际能源界已将更多目光投向了既可提高能源利用率又能充分利用可再生资源的分布式发电供能技术的相关研究领域。在欧美许多发达国家，分布式发电技术已经进入实用阶段，研制出了多种高效节能的分布式发电装置，包括风力发电、光伏阵列阵列、小型热电联产设备等。特别是在分布式电源技术应用最早的欧洲，如丹麦、芬兰、挪威等国家现有的

4、分布式电源装机容量已经接近或超过总装机容量的50%[11]。当前对分布式电源的应用化研究，主要分为两个方面，一方面要进一步改进，设计出更加高效节能的低投入分布式电源；另一方面要研究分布式电源接入配电网后，对电力系统的影响及应对办法。我国对分布式电源的研究仍处于起步阶段，已经开始在北京、上海等地投入的基于冷、热、电联产的分布式电源，在西部和沿海地区兴建了基于太阳能阵列及风力发电的分布式电源[12]。这些电站大多还是属于实验性的，规模较小，许多问题还有待于进一步研究解决。着眼于能源短缺和环境污染，发展分布式电源技术是我国的必然选择。我国虽然

5、化石能源储量丰富，但是由于人口众多，不能满足人们的需求；此外，使用化石能源将会排放出大量的温室气体及污染物，对环境造成的极大的损害，这些都不符合我国的科学发展的战略。因此，我国必须立足于现有的资源，全力提高资源利用率，扩大资源综合利用范围，大力开发可再生资源，最终实现可持续发展的健康科学的发展道路。分布式电源技术的成熟与应用将会解决电力能源问题，并为我国能源的科学发展道路提供新航标和宝贵经验。第2章逆变型分布式电源的等效模型研究2.1引言近年来我国逆变型分布式电源发展迅速，以分布式光伏为例，截至2011年底，国家已公布的光电建筑示范项目

6、规模约为30万千瓦，金太阳工程已公布的规模约为117万千瓦。国家公布的相关规划提出，2015年分布式光伏发电要达到1000万千瓦。相比于直接并网型分布式电源，如冷热联产发电，逆变型分布式电源具有特殊的故障输出特性。在以往的含DG配电网的故障分析中，往往忽略了逆变型DG的输出特性与控制特性，致使所得的分析结果失真。因此，研究适用于故障计算的逆变型DG的等效模型对于分析配电网故障特征量以及保护配置是及其重要的。2.2并网逆变器的控制策略及输出特性并网逆变器的控制策略是逆变型分布式电源系统并网控制的关键。目前，应用比较广泛的控制策略是以电压为

7、外环，电流为内环的双环控制。其基本原理是：首先给定一个参考电压，然后将逆变器的输出电压与参考电压做差，得到的误差电压经过PI调节之后的输出作为电感电流的指令，电流误差信号经过比例调节之后与三角波比较产生控制信号，从而实现逆变器的并网控制[27-29]。逆变器控制示意图及结构图如图2-1、2-2所示。在上一节中建立了逆变型分布式电源的等值模型，即电压源串联阻抗的等值模型，但这种模型并未完整的考虑了逆变器的控制策略。而在实际系统中，用于逆变型DG的并网逆变器，在多种条件的制约下，当配网故障时，逆变型DG不能简单的以电压源串联阻抗作为等值模型

8、。本节将讨论研究适用于配网故障分析的逆变型DG的等值模型。..第3章考虑配网保护的分布式电源选址定容....133.1引言.....133.2含分布式电源的配电网短路故障特征量的研究分析..........