基于廣域保護的光伏并網的配電網保護方案

【摘要】：在全球化石燃料資源不斷匱乏、環(huán)境污染日益嚴重的背景下,隨著我國智能電網的建設和國家相關政策扶植力度的不斷加大,光伏以其可再生和清潔安全的優(yōu)勢受到廣泛重視。光伏并網雖然能夠緩解供電緊張的壓力,符合電力行業(yè)的節(jié)能環(huán)保目標,但是卻改變了配電網的單電源結構,常規(guī)的繼電保護裝置將不能可靠動作。因此,為避免對配電網造成的不利影響,使光伏并網能夠在我國順利推廣,尋找適用于光伏并網的配電網保護方案是十分必要的。本文首先概述了光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及主要構成,在Matlab/Simulink仿真軟件中建立了光伏發(fā)電系統(tǒng),仿真驗證了光伏電池在外界環(huán)境變化下的光伏特性和電導增量算法的最大功率跟蹤效果;然后介紹了配電網中常規(guī)的繼電保護裝置,運用Matlab/Simulink仿真軟件建立了含光伏并網的10kv配電網模型,研究了光伏并網對三段式電流保護的影響,對比了光伏并網前后電網中短路電流仿真波形的變化,并仿真了光伏并網的短路電流和主保護整定值之間的關系,仿真結果表明光伏并網后的三段式電流保護受到故障位置和并網容量的影響,不能可靠動作。接下來本文設計了適用于含光伏并網配電網的廣域保護方案。闡述了廣域保護的通信系統(tǒng),以及廣域保護方案的基本構架和整體流程,分析了廣域決策系統(tǒng)和智能電子設備(IED)的功能,改進了矩陣保護算法,并以含光伏并網的典型配電網作為算例驗證了方案的有效性。該方案簡化了矩陣算法,采用了對中間節(jié)點和邊緣節(jié)點統(tǒng)一修訂的方法,減小了計算量,但是算法不具有容錯性能。最后本文考慮了保護系統(tǒng)的容錯性能,設計了基于圖論的廣域保護方案。介紹了圖論的基本知識,結合圖論定義了電氣元件的表示方法和IED聯(lián)絡組的分組方法,闡述了配電網可能出現(xiàn)的異常情況,分析了互聯(lián)組和后備互聯(lián)組中故障電流的關系,得出了故障定位的判據(jù),并以IEEE33節(jié)點的配電網作為算例驗證了方案的正確性。該方案的保護算法原理簡單,具有容錯性,提高了保護系統(tǒng)的可靠性。 【關鍵詞】：光伏并網 電流保護 故障定位 矩陣算法 圖論
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM615;TM77
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 選題背景與意義8-9
• 1.2 保護方案研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 本論文的主要工作10-11
• 1.4 本論文的創(chuàng)新點11-12
• 2 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述12-26
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成及分類12-13
• 2.2 光伏電池13-14
• 2.3 最大功率跟蹤算法14-18
• 2.3.1 DC-DC升壓電路14-16
• 2.3.2 MPPT算法16-18
• 2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率調整系統(tǒng)18-19
• 2.4.1 單級式控制結構18-19
• 2.4.2 雙級控制結構19
• 2.5 光伏發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型及分析19-25
• 2.6 本章小結25-26
• 3 光伏并網對配電網繼電保護的影響26-40
• 3.1 配電網的繼電保護26-29
• 3.1.1 瞬時電流速斷保護26-27
• 3.1.2 定時限電流速斷保護27-28
• 3.1.3 定時限過電流保護28-29
• 3.1.4 自動重合閘裝置29
• 3.2 光伏并網對繼電保護的影響29-39
• 3.2.1 光伏并網的位置和故障位置關系29
• 3.2.2 光伏并網后故障位置對電流保護的影響29-35
• 3.2.3 光伏并網容量對電流保護的影響35-39
• 3.3 本章小結39-40
• 4 基于矩陣算法的廣域保護方案40-51
• 4.1 廣域保護方案的基本構架40-41
• 4.2 廣域保護的通信系統(tǒng)41-42
• 4.2.1 通信系統(tǒng)的物理介質41-42
• 4.2.2 通信數(shù)據(jù)模型42
• 4.2.3 通信服務模型42
• 4.3 含PV配電網網絡中節(jié)點的分類42-43
• 4.4 故障區(qū)域定位的矩陣保護算法43-45
• 4.4.1 網絡關聯(lián)描述矩陣43
• 4.4.2 故障區(qū)域搜索判據(jù)43-44
• 4.4.3 故障區(qū)域搜索反方向矩陣44
• 4.4.4 故障區(qū)域判別矩陣44
• 4.4.5 故障區(qū)域定位判據(jù)44-45
• 4.5 故障區(qū)段定位的矩陣保護算法45
• 4.6 基于矩陣算法的廣域保護流程及特點45-47
• 4.7 算例分析47-49
• 4.8 本章小結49-51
• 5 基于圖論的廣域保護方案51-61
• 5.1 圖論在含PV配電網中的應用51-52
• 5.2 基于圖論廣域保護算法的基本原理52-55
• 5.2.1 互聯(lián)組與后備互聯(lián)組的劃分52
• 5.2.2 互聯(lián)組故障電流關系的分析52-53
• 5.2.3 后備互聯(lián)組故障電流關系的分析53-55
• 5.3 基于圖論的保護算法的容錯性能55-56
• 5.3.1 IED拒動的判據(jù)及容錯算法55
• 5.3.2 IED信息丟失的判據(jù)及容錯算法55-56
• 5.4 基于圖論的保護算法對網絡結構變化的適應性56-57
• 5.5 基于圖論的保護算法的流程及特點57
• 5.6 算例分析57-60
• 5.7 兩種保護方案的對比評估60
• 5.8 本章小結60-61
• 6 結論61-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果66-67
• 致謝67-68

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