面向中低压有源配网的继电保护与紧急控制优化策略研究

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1、分类号学号学校代码密级等肀科在大寧博士学位论文面向中低压有源配网的继电保护与紧急控制优化策略研究学位申请人：张锐学科专业：电气工程指导教师：林湘宁教授答辩日期：年月日AThesisSubmittedinPartialofFulflUmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofEngineeringStudiesonImprovedStrategiesofPortectiveRelayingandEmergencyControlforActiveMV/LVDistributionNetworkCan

2、didate:ZhangRuiMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.LinXiangningHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay20,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全

3、意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月》日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、縮印或扫描等复制手段保存和汇编本学论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密请在以上方框内打“”）学位论文作者签名指导教师签名：日期：年月厂日日期：年月竹日华中科技大学博士学位论文摘要风能存分布广泛、蕴含量大、永

4、不枯竭及无污染性等优点，丼，在各类新能源幵发中，风力发电是技术相对成熟、成本较低并具有大规模开发和商业利用条件的发电方式，围绕风电利用的相关研究已经成为世界电气工程领域研究的热点。无论是集中式并网的大型风电场还是以小型风电分布式接入构成的主动式配网，在我国都得到了高速发展，相关学术研究也走在世界前列。然而，风电在实现跨越式发展的同时，也面临着大的挑战。特别是近年来，由于风电场保护重合闸的整定失配，以及风电机组低电压穿越能力不足，造成规模化风电机组连锁脱网事故频繁发生，严重影响了电网运行的安全性，引发了国内相关政府机构、业界及学术界对如何提

5、高风电场在故障期间及故障后的穿越能力的广泛关注及深刻思考。微网作为新能源利用的另外种形式，因为允许分布式电源（接入位置灵活、供电可靠性高、能源利用效率高等优势而广受关注。但是，受制于其在保护控制策略方面的研究滞后，这种新形态电网的发展仍存在技术瓶颈。实际上，大型风电场可视为典型的电源型屮压配网，而广泛接入小型的微网是典型有源中低压配网。近年来，在用户电压等级（低压）侧的微网也已经呈现了很好的发展势头。但是，当前的风电场微网的保护控制研究仍相对滞后，对其安全稳定运行带来潜在威胁。为此，本文围绕风电场微网的继电保护及紧急控制优化策略幵展研究，

6、完成的主要工作归纳如下：在分析现有风电场保护在速动性与选择性方面存在不足的基础上，提出了能保证集电线路保护与熔断器、以及集电线路保护间完全选择性的反时限过电流保护判据以及相应的保护方案。分别针对仅采集本间隔电流的传统过电流保护、共享同一母线上各集电线路进线电流信息的站域保护、以及集电升压站母线低压侧装设三种不同场景，提出并验证了能够同时保障保护选择性与速动性的反时限电流保护配置原则与整定方案。通过研究风电场集电线路单相接地故障特性，提出了基于证据理论的集电线华中科技大学博士学位论文路综合故障选线方案，该方案针对特定电网选取三种具有代衣性的

7、故障选线判据，以判据在特定系统下的选线成功率为依据，对不同选线判据的权重进行动态修爪，凸显正判率高的判据在辨识中的主导作用，提升对故障集电线路的准确辨识能力。提出了风电场集电线路从系统侧开断単相故障后风电机组带分布参数线路的谐振模型，揭示了风机机端会在此场景下过电的机理，提出了基于机侧安装断路器的风电场单相故障隔离策略以及基于风机平缓退出的风电场单相故障隔离策略，有效避免了在隔离故障过程中风机机端的过电压问题。在考虑低压微网实际拓扑和运行特点的基础上，提出了与之相适应的有限选择性微网分区保护方案。该方案采用低电伍保护作为启动判据，釆用正序

8、突变量作为方向保护判据，能够适应各种故障类型和特殊运行工况，满足保护灵敏性和可靠性的要求。从保障系统暂态稳定的角度分析了风电场联络线重合闸的相关特性，作为适应风电场送出联络线重合闸要求的风电场