含分布式电源的配电网保护方案研究

【摘要】：目前,传统化石能源日益枯竭,环境污染问题日益严重。以能源利用率高、环境兼容性好、适应可再生能源为特点的分布式发电技术得到了快速发展。分布式电源(DG)接入配电网,可以改善电能质量,提高电网的安全性和可靠性。但同时配电网拓扑结构的改变、潮流方向的不确定以及故障电流的变化,都将给传统的辐射型结构的配电网电流保护带来严重影响。DG的大量接入是未来配电网的发展方向,因此研究适用于DG接入后的配电网保护方案是十分必要的。 首先,对国内外关于含DG的配电网保护的研究现状进行了归纳总结,在此基础上指出基于通信技术、利用多点信息的保护方案是未来的发展方向。同时,对现有DG进行了简单介绍,包括DG类型、接口方式、控制策略、故障特性以及在分布式发电基础上发展起来的微电网技术。 其次,分析了配电网故障时同步电机型DG和逆变型分布式电源(ⅡDG)故障电流的区别,理论上推导了故障电流与DG容量、DG接入点位置以及故障位置的关系。在此基础上,定量分析了DG对配电网电流保护和重合闸的影响,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真模型,验证了相关结论。 最后,提出了适用于多DG接入的配电网保护方案。主保护为区域保护,在对配电网进行区域划分的基础上,通过一次定位和二次定位确定故障线路实现保护。其中一次定位和二次定位基本原理如下：根据基尔霍夫电流定律,故障时故障方向的电流故障分量最大,因此通过变电所母线处Bus-IED(智能电子装置)及馈线上A类IED的故障方向信息可以完成一次定位；利用相应断路器动作后A类IED或B类IED感受到的电流变化量信息可以实现二次定位,确定故障线路。保留限时电流速断保护,相邻线路构成一个通信单元,当A类IED因DG出力较小而无法判断故障方向时,后备保护延时动作切除故障。考虑到现有配电网不装设电压互感器的实际工况,主保护和后备保护只利用电流量信息。本文所提方案区域划分算法简单,占用存储空间小,实现方便,直观性好。故障定位所需信息量小,可靠性高,适应性强。最后通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了方案的正确性。