交直流配電網(wǎng)的故障分析與保護方法研究.pdf

1、直流配電網(wǎng)有利于廣泛接納分布式電源和儲能裝置，能夠顯著提高配電網(wǎng)的傳輸容量和電能質(zhì)量，具有廣闊的發(fā)展前景。但交流配電網(wǎng)發(fā)展成熟，且交流電源和負載仍是配電網(wǎng)的主要組成部分，因此直流配電網(wǎng)無法完全替代交流配電網(wǎng)，建設(shè)交直流混合配電網(wǎng)是未來配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。由于含有大量的分布式電源和電力電子接口，直流側(cè)故障特征更加復(fù)雜，研究直流保護新方法對于保障配電網(wǎng)的安全可靠運行具有十分重要的意義。
　　首先，本文從交直流配電網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計出發(fā)，以各元

2、件的基本原理及其接口裝置的控制策略為基礎(chǔ)，搭建了交直流配電網(wǎng)仿真模型。在此基礎(chǔ)上，分析了直流網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單極接地或極間短路故障時各電源的故障響應(yīng)機理以及過渡電阻對故障響應(yīng)過程的影響，通過總結(jié)直流網(wǎng)絡(luò)故障典型特征，對比分析了現(xiàn)有主要直流保護方法在直流配電網(wǎng)中的適用性，為后文保護方法的提出奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，借鑒現(xiàn)有直流邊界保護方法，本文以直流線路兩端的限流電抗器為邊界元件，利用其對低頻分量衰減作用不明顯而對高頻分量具有明顯阻滯效果的

3、邊界特性，通過比較線路區(qū)內(nèi)、外故障時高、低頻電壓幅值比的差異，提出了一種僅利用單端電壓量的直流線路保護新原理。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)內(nèi)、外故障的可靠識別，對采樣率要求不高，動作速度快，且具有較高的耐過渡電阻的能力。
　　接下來，當(dāng)直流線路邊界特性不明顯時，利用單端量的主保護方法可能無法保證保護選擇性和可靠性，由此，本文提出了基于電流突變方向的集中式后備保護方法。該方法以網(wǎng)絡(luò)拓撲為基礎(chǔ)，通過比較全網(wǎng)各點的電流突變方向信息，能夠快速識別、定

4、位故障元件。同時，本文從故障信息異常、斷路器失靈以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信等方面全面地分析了該保護的可靠性、選擇性和速動性
　　最后，為實現(xiàn)直流配電網(wǎng)保護動作后快速準(zhǔn)確的確定故障位置，本文提出了一種注入式故障測距方法。該方法以電流注入單元和最小二乘法為工具，通過調(diào)整電流注入單元的參數(shù)使放電回路為過阻尼電路，提取信號衰減系數(shù)，分析了電流衰減系數(shù)與電路參數(shù)的關(guān)系，以及電路元件在指數(shù)衰減信號下的阻抗特性，針對不同的線路等效模型提出了故障測距