微電網(wǎng)保護若干關鍵技術研究.pdf

1、微電網(wǎng)作為分布式電源與負荷的組合，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)保護是保證微電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運行的關鍵技術，在并網(wǎng)和孤島兩種運行工況下均應可靠動作，且不受分布式電源和可控負荷“即插即用”的影響。本文以微電網(wǎng)保護技術為研究重點，分析典型微電網(wǎng)結構特性和設計方案，將微電網(wǎng)保護分為并網(wǎng)和饋線保護，以運行特性和故障特點為基礎，分別提出和研究微電網(wǎng)并網(wǎng)保護、直流單元保護、基于弱通信環(huán)境

2、的差動保護、差動阻抗保護、反時限低阻抗保護以及自適應保護。論文以理論分析為基礎，利用PSCAD/EMTDC仿真軟件建立中壓和低壓微電網(wǎng)模型，對保護方案進行嚴格驗證。論文的主要工作如下：
　?。?）以供電特性為基礎，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)結構的特點及其應用范圍，根據(jù)分析結果重點總結交流微網(wǎng)網(wǎng)架結構設計的基本原則、要素與流程。設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)結構。
　

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)保護方案—并網(wǎng)保護。并網(wǎng)保護安裝于微電網(wǎng)與主電網(wǎng)接口處，旨在減小故障對另一側系統(tǒng)造成的不利影響。并網(wǎng)保護可分為系統(tǒng)級并網(wǎng)保護、區(qū)域級并網(wǎng)保護以及單元級并網(wǎng)保護。基于并網(wǎng)保護的動作要求，通過分析微網(wǎng)內外擾動時并網(wǎng)點處相關電氣量特點，提出了三種類型并網(wǎng)保護的配置策略和配合方式。
　　（3）以交流微網(wǎng)中典型直流單元結構為研究對象，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，提出了極間故障和直流接地系統(tǒng)極地故障保護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經(jīng)濟性，重點研究了軟通信環(huán)境下微電網(wǎng)饋線電流差動保護技術。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)境下饋線各側數(shù)據(jù)同步問題。提出了一種改進的離散傅氏算法，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的可靠性和靈敏度。
　　（5）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的保護方案。第一種保護方案借助于微電網(wǎng)通信技術，借鑒電流差動保護原理，利用各端測量阻抗的差動值檢測并切除故障；該保護方案稱為“阻抗差動保護”。另一種保護方案借鑒反時限電流保護原理，利用最小負荷阻抗與測量阻抗的比值來確定故障是否在保護范圍內；該保護方案稱為“反時限低阻抗保護”。阻抗差動保護可作為微電網(wǎng)線路的主保護方案，反時限低阻抗保護則充當線路后備保護；兩者互相補充，構成一套完

6、整的保護方案。
　?。?）以微電網(wǎng)反時限低阻抗保護為對象，以微電網(wǎng)通信技術為基礎，考慮配電變壓器分接頭調整、用戶負荷變化、分布式電源出力變化與網(wǎng)絡結構調整，提出了一種自適應保護方案。該保護方案以微網(wǎng)中實時事件為驅動，從饋線末段逐級計算微網(wǎng)中保護定值，并依次更新?？紤]反時限低阻抗保護在有助增電源或過渡電阻時動作速度較慢，以自適應方案為基礎，提出加速阻抗自適應保護。自適應反時限低阻抗保護方案可最大化保護性能，有效提高不同運行狀態(tài)下對饋