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DG接入的配电网继电保护及其算法研究

乔磊  
【摘要】:自从2006年我国颁布了《可再生能源法》,我国的DG并网容量和控制技术迅速发展起来了。但是当DG容量过大时可能导致传统的继电保护方案不再适用。本文主要针对DG在两种运行模式下的控制策略,含DG的配电网保护新方案以及含多个DG的配电网故障定位算法等问题进行了研究。 本文首先建立了DG并网逆变器(功率型和主控型)的数学模型,并设计了相应的控制器(PQ控制器和V/f控制器),设计了LC滤波器来消除高次谐波,利用SPLL技术跟踪电网电压的相位。在MATLAB/Simulink中建立含3个DG的微电网模型,仿真了系统在孤岛模式和并网模式下运行时,各DG的功率分配情况及不同运行模式下电流电压的波形及谐波含量。 其次对DG接入配电网后对继电保护的影响进行建模并分析研究。分析了影响短路电流的几种主要因素,继而研究了其对配电网继电保护的影响;然后在PSCAD/EMTDC软件中建立含DG的配电网模型。仿真分析在不同故障位置、不同DG容量的情况下DG对配电网继电保护的影响,利用MATLAB软件计算DG注入容量变化以及短路位置变化时,各处保护装置上流过的短路电流值。最后在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真计算,通过对MATLAB的理论计算结果和PSCAD/EMTDC的仿真结果进行对比,验证了分析结果的正确性。 然后以三段式电流保护原理为约束条件,建立模型来分析DG准入容量与并网位置的不同对短路电流的影响,重点分析了并网位置固定时DG容量变化和DG容量固定时并网位置变化这两种情况下的继电保护整定条件的适应性。利用方向纵联保护与过电流保护相配合的保护新方案来解决含DG的配电网继电保护问题,最后在PSCAD/EMTDC软件中对一个DG并网的10KV配电网继电保护方案进行仿真,验证了保护方案的可靠性。 最后针对含多DG的配电网系统的故障定位问题,通过比较多节点处的电流幅值大小和两节点处的电流相位关系来分步进行故障定位。并利用最大故障特征信息量准则提出一种新的故障定位算法,该算法在故障定位时具有一定的容错性和搜索的快速性。


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