微網繼電保護與協(xié)調控制理論及應用研究.pdf

1、將分布式新能源和就地負荷組成微網接入系統(tǒng)，是提高分布式新能源利用率、保障電網運行安全和提高供電可靠性的有效方式。與傳統(tǒng)的大型公共電網相比，微網中包含有大量不同類型的分布式電源，其功率輸出和故障特性復雜，且具有并網運行和孤網獨立運行等不同工作模式，給微電網保護與運行控制帶來了許多新的問題。常規(guī)電網的繼電保護策略和運行控制方法已難以滿足微電網安全穩(wěn)定運行的要求，制約了微電網的推廣應用。本文結合國家自然科學基金項目以及國網重點科研項目，圍繞交

2、流微網故障特性分析、保護原理和實現方案研究、運行協(xié)調控制以及適用于交流微電網的保護與控制設備的研制等方面開展了系統(tǒng)的理論和應用研究工作。
　　本文從不同類型分布式電源（微電源）的故障特性分析以及組網后的微電網故障特性分析兩方面開展了相關的研究工作。根據分布式電源的構成特點和并網方式，將微網內部電源分為雙饋風力發(fā)電電源、逆變型電源及小型同步發(fā)電機電源等三種基本形式。通過理論分析、故障仿真和試驗等方法，重點研究了雙饋和逆變型兩類新型電

3、源的故障特性，分析了分布式電源低電壓穿越能力對微網繼電保護的影響。研究表明，與傳統(tǒng)同步電機電源相比，分布式電源饋出的短路電流在其基本組成、衰減速率以及幅值特征等方面均存在較大差異，將對微網保護性能帶來直接影響。結合分布式電源故障特性分析結果，根據某微電網示范工程組網結構，建立了一個典型微電網的故障特性仿真分析平臺。以此為基礎，對微網并網運行、以儲能設備為支撐的孤網運行、以同步電源為支撐的孤網運行等三種典型方式下微電網的故障特性進行了系統(tǒng)

4、的仿真研究。結果表明，由于微網內多電源多點分布，使得短路電流分布更為復雜，特別是在并網和離網不同運行方式下，部分保護安裝處的短路電流大小差異很大，使得傳統(tǒng)電流保護的性能嚴重劣化，難以兼顧靈敏度和選擇性的要求。論文給出了微網在不同故障條件下短路電流的仿真結果和基本變化特點。在上述研究工作的基礎上，對微電網保護系統(tǒng)的配置方案和實現原理進行了系統(tǒng)研究。論文分析了傳統(tǒng)過流保護、距離保護、突變量類保護、縱聯(lián)差動保護和縱聯(lián)方向保護等在微網中的適用性

5、及存在的主要問題。根據微網的規(guī)模、重要性提出了廣域差動保護、分布式保護和僅配置并網點保護等三種典型保護配置方案。文中詳細介紹了各保護方案的具體構建方式和適用范圍。在微電網保護原理研究方面，提出了一種集中式廣域差動保護新方案及基于矩陣消元法的實現算法。該方案以電流差動保護為基礎構成，不受微電網復雜故障特性的影響，且具有良好的適應性。此外，通過基本差動環(huán)和擴展差動環(huán)相結合，可集成實現線路保護、母線保護以及斷路器失靈保護等功能，具有良好的適應

6、性；通過將采樣值差動和快速相量差動保護相結合，可在保證保護快速性的同時有效提高保護的可靠性。微網的協(xié)調控制是保證其穩(wěn)定運行的關鍵，也是微網研究的核心問題之一，涉及微網內部協(xié)調控制以及微網與主網之間的協(xié)調控制等不同層面。論文分析了微網協(xié)調控制的主要目標，提出了一種基于分層控制策略的微電網協(xié)調控制體系架構。在此基礎上，對微網儲能電源協(xié)調控制方法、微網孤網運行方式下的內部協(xié)調控制策略以及微網與主網的切換控制模式等進行了研究分析，給出了相關實現