微電網(wǎng)保護(hù)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、微電網(wǎng)作為分布式電源與負(fù)荷的組合，以可控制單元的形式接入主電網(wǎng)，是提高配電網(wǎng)中新能源滲透率和微電源運行性能的有效方式之一。微電網(wǎng)保護(hù)是保證微電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運行的關(guān)鍵技術(shù)，在并網(wǎng)和孤島兩種運行工況下均應(yīng)可靠動作，且不受分布式電源和可控負(fù)荷“即插即用”的影響。本文以微電網(wǎng)保護(hù)技術(shù)為研究重點，分析典型微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性和設(shè)計方案，將微電網(wǎng)保護(hù)分為并網(wǎng)和饋線保護(hù)，以運行特性和故障特點為基礎(chǔ)，分別提出和研究微電網(wǎng)并網(wǎng)保護(hù)、直流單元保護(hù)、基于弱通信環(huán)境

2、的差動保護(hù)、差動阻抗保護(hù)、反時限低阻抗保護(hù)以及自適應(yīng)保護(hù)。論文以理論分析為基礎(chǔ)，利用PSCAD/EMTDC仿真軟件建立中壓和低壓微電網(wǎng)模型，對保護(hù)方案進(jìn)行嚴(yán)格驗證。論文的主要工作如下：
　?。?）以供電特性為基礎(chǔ)，將微電網(wǎng)劃分為直流微網(wǎng)、交流微網(wǎng)和交直流混合微網(wǎng)。分析三種典型微網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點及其應(yīng)用范圍，根據(jù)分析結(jié)果重點總結(jié)交流微網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則、要素與流程。設(shè)計了一種包含中壓微網(wǎng)和低壓微網(wǎng)的多電壓等級配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
　

3、?。?）從微網(wǎng)與主電網(wǎng)互聯(lián)的角度，提出了一種新型微電網(wǎng)保護(hù)方案—并網(wǎng)保護(hù)。并網(wǎng)保護(hù)安裝于微電網(wǎng)與主電網(wǎng)接口處，旨在減小故障對另一側(cè)系統(tǒng)造成的不利影響。并網(wǎng)保護(hù)可分為系統(tǒng)級并網(wǎng)保護(hù)、區(qū)域級并網(wǎng)保護(hù)以及單元級并網(wǎng)保護(hù)。基于并網(wǎng)保護(hù)的動作要求，通過分析微網(wǎng)內(nèi)外擾動時并網(wǎng)點處相關(guān)電氣量特點，提出了三種類型并網(wǎng)保護(hù)的配置策略和配合方式。
　?。?）以交流微網(wǎng)中典型直流單元結(jié)構(gòu)為研究對象，根據(jù)直流系統(tǒng)不同的接地方式，分別分析直流系統(tǒng)極間故障和

4、極地故障的電氣量特征；以此為基礎(chǔ)，提出了極間故障和直流接地系統(tǒng)極地故障保護(hù)配置策略以及直流非接地系統(tǒng)接地監(jiān)察方法。
　?。?）考慮實際運行情況以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，重點研究了軟通信環(huán)境下微電網(wǎng)饋線電流差動保護(hù)技術(shù)。提出了一種利用啟動元件檢測故障時刻的饋線數(shù)據(jù)同步方法，解決弱同步環(huán)境下饋線各側(cè)數(shù)據(jù)同步問題。提出了一種改進(jìn)的離散傅氏算法，降低故障后非周期衰減分量對相量計算的影響，提高電流相量差動保護(hù)的可靠性和靈敏度。
　?。?）主要針

5、對含逆變型分布式電源的微電網(wǎng)或主動配電網(wǎng)，提出兩種以阻抗為基礎(chǔ)的保護(hù)方案。第一種保護(hù)方案借助于微電網(wǎng)通信技術(shù)，借鑒電流差動保護(hù)原理，利用各端測量阻抗的差動值檢測并切除故障；該保護(hù)方案稱為“阻抗差動保護(hù)”。另一種保護(hù)方案借鑒反時限電流保護(hù)原理，利用最小負(fù)荷阻抗與測量阻抗的比值來確定故障是否在保護(hù)范圍內(nèi)；該保護(hù)方案稱為“反時限低阻抗保護(hù)”。阻抗差動保護(hù)可作為微電網(wǎng)線路的主保護(hù)方案，反時限低阻抗保護(hù)則充當(dāng)線路后備保護(hù)；兩者互相補(bǔ)充，構(gòu)成一套完

6、整的保護(hù)方案。
　　（6）以微電網(wǎng)反時限低阻抗保護(hù)為對象，以微電網(wǎng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，考慮配電變壓器分接頭調(diào)整、用戶負(fù)荷變化、分布式電源出力變化與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提出了一種自適應(yīng)保護(hù)方案。該保護(hù)方案以微網(wǎng)中實時事件為驅(qū)動，從饋線末段逐級計算微網(wǎng)中保護(hù)定值，并依次更新。考慮反時限低阻抗保護(hù)在有助增電源或過渡電阻時動作速度較慢，以自適應(yīng)方案為基礎(chǔ)，提出加速阻抗自適應(yīng)保護(hù)。自適應(yīng)反時限低阻抗保護(hù)方案可最大化保護(hù)性能，有效提高不同運行狀態(tài)下對饋