光電站并入配電網(wǎng)的輸電線自適應(yīng)電流保護(hù)研究.pdf

1、在環(huán)境污染、能源危機(jī)日益嚴(yán)重的形勢下，太陽能光伏發(fā)電(Photovoltaic， PV)清潔無污染，建設(shè)周期短，具備大規(guī)模開發(fā)潛力，近年來發(fā)展迅速，在電網(wǎng)中的滲透功率日益增加。但大容量 PV系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后形成雙電源甚至多電源的復(fù)雜網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并且其輸出功率受光照強(qiáng)度、環(huán)境因素的影響并不穩(wěn)定，導(dǎo)致故障電流大小、方向的改變，進(jìn)而影響配電網(wǎng)輸電線電流保護(hù)的性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定，制約了光伏發(fā)電的大規(guī)模開發(fā)。因此本文

2、在 PV系統(tǒng)接入配電網(wǎng)短路故障特性分析與對(duì)電流保護(hù)影響分析基礎(chǔ)上，從光伏有功出力變化影響短路電流大小角度，提出一種輸電線電流保護(hù)PV等值阻抗自適應(yīng)對(duì)策。具體研究內(nèi)容與特色如下：
　　首先，基于并網(wǎng) PV系統(tǒng)的物理模型、工作原理及特性，計(jì)及 PV系統(tǒng)在暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)中不同的控制策略，在PSCAD/EMTDC仿真平臺(tái)搭建了最大輸出功率為15MW的并網(wǎng)PV系統(tǒng)電磁暫穩(wěn)態(tài)仿真模型，通過對(duì)光伏陣列、逆變器在配電網(wǎng)中的暫穩(wěn)態(tài)特性分析，驗(yàn)證了所搭建

3、模型的正確性。
　　其次，采用理論分析和仿真分析的方法，針對(duì) PV并網(wǎng)系統(tǒng)算例在不同輸出有功功率、不同過渡電阻、不同故障位置情況下的故障特性及對(duì)配電網(wǎng)輸電線電流保護(hù)裝置動(dòng)作行為的影響進(jìn)行了仿真與分析，仿真結(jié)果表明：PV并網(wǎng)系統(tǒng)與常規(guī)電源相比其故障特性不同，故障電流最大不超過額定值的1.2倍，且與PV輸出有功功率成正比，與過渡電阻成反比。故障位置、PV輸出有功功率、過渡電阻變化時(shí)短路電流也隨之變化，直接影響了配電網(wǎng)輸電線電流保護(hù)動(dòng)作

4、的正確性，PV系統(tǒng)上游線路故障時(shí)可能導(dǎo)致上游電流保護(hù)Ⅱ段拒動(dòng)，下游線路故障時(shí)可能導(dǎo)致下游電流保護(hù)Ⅰ段誤動(dòng)。進(jìn)一步的分析揭示了 PV系統(tǒng)輸出有功功率PPV是影響其輸出故障電流IPV_f的關(guān)鍵因素，可以通過PV系統(tǒng)故障前有功功率PPV與故障期間等值阻抗ZPV_f之間的隱性關(guān)系間接體現(xiàn)。
　　接著，提出利用模式識(shí)別法和函數(shù)解析法求取 PV系統(tǒng)等值阻抗的方法，采用模式識(shí)別中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等機(jī)器學(xué)習(xí)智能算法及函數(shù)解析中的非線性回歸理

5、論，通過 MATLAB建立了基于機(jī)器學(xué)習(xí)智能算法的模式識(shí)別模型及非線性回歸理論的函數(shù)解析模型，得到了故障前PPV與故障期間ZPV_f之間的回歸函數(shù)關(guān)系式；實(shí)現(xiàn)了利用故障前PPV在線識(shí)別出對(duì)應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)下電網(wǎng)故障期間ZPV_f的功能，針對(duì)PV并網(wǎng)系統(tǒng)算例，通過對(duì)模式識(shí)別法和函數(shù)解析法求解PV等值阻抗結(jié)果的對(duì)比分析，確定了PPV與ZPV_f之間的最佳關(guān)系式。
　　最后，提出一種基于在線識(shí)別故障期間Z PV_f方法的輸電線電流保護(hù)整定值自

6、適應(yīng)策略，建立了電流保護(hù)自適應(yīng)整定值計(jì)算公式及自適應(yīng)保護(hù)判據(jù)，兼顧過渡電阻對(duì)電流Ⅱ段保護(hù)的影響，采用文獻(xiàn)已有的瞬時(shí)與永久故障識(shí)別方法，依據(jù)過渡電阻變化特征與電流保護(hù)動(dòng)作特征之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將過渡電阻變化時(shí) PV系統(tǒng)短路電流的變化差異量設(shè)置為修正因子，對(duì)電流Ⅱ段保護(hù)自適應(yīng)整定值計(jì)算公式及自適應(yīng)保護(hù)判據(jù)進(jìn)行了修正，仿真結(jié)果表明：修正后的電流保護(hù)自適應(yīng)策略消除了上游保護(hù)Ⅱ段拒動(dòng)和下游保護(hù)Ⅰ段誤動(dòng)的現(xiàn)象，驗(yàn)證了該電流保護(hù)自適應(yīng)策略的正確性。