含光伏电源的配电网保护研究

论文摘要

随着光伏电源的规模、容量的扩大及其在发电系统中渗透率的提高,使得配电网从传统的单电源放射型网络变为双端甚至多端网络,这可能改变故障电流大小、持续时间及方向,从而导致继电保护误动、拒动及失去选择性;导致熔断器误动作而失去选择性。光伏自身的故障也会对电网运行和其保护产生不利影响。另外,当光伏发电系统反孤岛保护时间与自动重合闸等装置失调配合时,可能产生非同期合闸等问题。因此,有必要深入研究系统故障条件下,光伏电源对配电网保护的影响及其解决方法,协调配网保护和光伏电源自身保护之间的关系。充分发挥光伏电源的积极作用,尽量减小其对电力系统稳定和安全的不利影响,使电力系统更加高效、可靠地运行。本文分析了光伏电源对配电网保护、自动重合闸和配网自动化的影响,在改进的IEEE34节点配电网模型上,利用PSCAD仿真验证了光伏电源的位置和容量对短路电流的影响和贡献,以及对保护装置的影响。运用试探法得出不同接入点的光伏电源准入容量。并提出了一种新的保护方案,在不改变原有保护协调性的情况下,只在光伏电源侧加入阻抗限流器,可以有效地解决光伏电源与配电网保护之间的协调问题。对于光伏电源的并网保护相关问题,分析了并网变压器的联接方式对并网保护的影响,建议最好采用Yn/d变压器。阐述了导致逆变器检测故障失灵的几个方面,分析了光伏并网保护装置对并网联络线保护的影响,介绍了并网保护的孤岛检测原理及方法,并针对光伏并网发电系统中存在的孤岛效应,提出新的孤岛检测方法,该方法通过对功率方向继电器的原理进行改进,在原来的模块上增加了由跳闸信号启动的保持电路模块,这样能可靠地检测出光伏电源的孤岛运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 配电系统继电保护及馈线自动化
• 2.1 配电系统继电保护
• 2.1.1 无时限电流速断保护
• 2.1.2 定时限过电流保护
• 2.1.3 自动重合闸
• 2.1.4 重合闸与继电保护的配合
• 2.2 配网自动化
• 2.2.1 就地控制
• 2.2.2 集中控制模式
• 2.3 本章小结
• 第3章 光伏电源对配电系统继电保护及其自动化的影响
• 3.1 引言
• 3.2 光伏电源对配电网电流保护的影响分析
• 3.2.1 光伏电源所在馈线的保护误动
• 3.2.2 保护灵敏度问题
• 3.2.3 保护盲区
• 3.3 光伏电源对自动重合闸的影响
• 3.4 光伏电源对配网自动化的影响
• 3.4.1 对重合器与熔断器配合的影响性分析
• 3.4.2 对重合器与重合器配合的影响性分析
• 3.4.3 对重合器与分段器配合的影响性分析
• 3.4.4 对基于FTU 的配网自动化的影响性分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 数字仿真算例分析及新保护方案
• 4.1 仿真软件PSCAD/EMTDC
• 4.1.1 PSCAD/EMTDC 简介
• 4.1.2 PSCAD/EMTDC 的主要功能
• 4.2 数字仿真算例分析
• 4.2.1 光伏电源的等效模型建立
• 4.2.2 算例模型参数
• 4.2.3 算例仿真结果分析
• 4.3 新保护方案
• 4.3.1 新保护方案的原理
• 4.3.2 算例验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 光伏电源的并网保护相关问题
• 5.1 并网变压器的选择
• 5.1.1 并网变压器的功能
• 5.1.2 并网变压器联接方式的选择
• 5.2 光伏并网保护和配电网保护之间的协调性
• 5.2.1 并网逆变器检测故障失灵问题
• 5.2.2 光伏并网保护装置对并网联络线保护的影响
• 5.3 孤岛效应检测策略
• 5.3.1 孤岛效应及其危害
• 5.3.2 孤岛效应的原理及其检测方法
• 5.3.3 新的孤岛检测方法
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要