分布式电源对配电网继电保护的影响

目录1分布式电源的概念及背景............................................21.1分布式电源的概念...........................................21.2分布式电源的背景...........................................22分布式电源的特点及分类...........................................32.1分布式电源的特点...........................................32.2分布式电源的分类...........................................32.3几种主要的分布式电源类型...................................33配电网的继电保护..................................................43.1无时限电流速断保护..........................................53.2限时电流速断保护............................................53.3过电流保护..................................................64含DG的配电网短路电流算法研究....................................74.1配电网系统的建立............................................74.2含DG的配电网短路电流算法...................................85分布式电源对配网继电保护影响的仿真分析..........................115.1仿真模型参数...............................................115.2基于sumlink的含分布式电源的配电网继电保护仿真分析.........125.3分布式电源对继电保护影响的仿真结果分析.....................145.3.1分布式电源对继电保护短路电流影响的仿真结果分析.......145.3.2分布式电源对继电保护瞬时电流速断保护影响的仿真结果分析错误!未定义书签。5.3.3分布式电源对继电保护限时电流速断保护影响的仿真结果分析225.3.4分布式电源对继电保护定时限过电流保护影响的仿真结果分析246风力发电在配电网中的应用.........................................276.1风力发电机等值电路图.......................................276.2风力发机戴维南等效电路.....................................286.3风力发电机的简单计算.......................................296.4风力电源接入对配电网继电保护影响的仿真.....................306.4.1风力电源接入对配电网瞬时速段保护影响的仿真...........306.4.2风力电源接入对配电网限时速断保护影响的仿真...........346.4.3风力电源接入对配电网定时限过电流保护影响的仿真.......367结论.............................................................39参考文献：........................................................39附录1：...........................................................41附录2：...........................................................41附录3：...........................................................42谢辞...........................................错误!未定义书签。1分布式电源对配电网继电保护影响的研究吴生乐指导教师：李春兰摘要：本文归纳了分布式电源（DG）方面的研究内容，概括了分布式电源的概念、分类，概述了配电网的继电保护分类及方法。建立了含DG配网模型、不含DG配网模型以及等值电网模型，基于这些模型推导出三相短路电流值表达式，比较两种模型下短路电流值大小。基于matlab/sumlink软件仿真验证了理论分析的正确性。分析了多个大容量的DG以微网的方式接入配网时对整个系统稳定性造成的影响，得出影响的结论。关键词：分布式电源；配电网；短路电流TheresearchoftheaffectionthatthedistributedpowertodistributionnetworkrelayprotectionWuShengleTutor：LiChunlanAbstract:Thispapersummarizesthedistributedpower(DG)intheresearchcontent,summarizestheconcept,classificationofdistributedpowersupply,summarizesthedistributionnetworkofrelayprotection’sclassificationandmethods.DGdistributionnetworkmodel,notconcludeDGdistributionnetworkmodelandtheequivalentnetworkmodelareestablished,three-phaseshort-circuitcurrentvalueexpressionisdeducedbasedonthemodel,comparingtwomodelsunderthesizeoftheshortcircuitcurrentvalue.Verifiedthevalidityofthetheoreticalanalysisthatbasedonmatlab/sumlinksoftwaresimulation.AnalyzestheeffectthatmultiplelargecapacityDGaccesstodistributionnetworkbymicronetworktothestabilityofwholesystem.Theimpactoftheconclusions.Keywords:Distributedpower；Powerdistributionnetwork；Shortcircuitcurrent2随着电力需求迅速增长，以大机组、大电网、高电压为主要特征的大型电网的弊端日益显著。具体表现为:1)大型互联电网的故障容易扩散，从而导致大面积停电。大电网中某处故障所产生的扰动可能会对整个电网造成较大影响，严重时可能引起大面积停电,甚至是全网崩溃，造成灾难性后果。2)大电网的成本高，运行难度大，难以适应用户对安全性和可靠性越来越高的要求，以及多样化的供电需求[1]。3)大型电网对环境保护和土地需求的压力不断地增大。分布式电源(DistributedGenerationSystem)可以满足电力系统和用户的特殊要求，与环境兼容的独立电源系统，具有灵活的变负荷调峰性能，可为边远用户或商业区提供较高的供电可靠性，节省输变电投资，适合可再生能源利用。1分布式电源的概念及背景1.1分布式电源的概念分布式发电(DistributedGeneration，简称DG)[1]主要指区别于集中发电、大容量装机、远距离传输、大规模互联的传统发电形式，利用分布在负荷附近的可方便获取的可再生能源和一次化石能源进行发电的新型发电形式。其功率通常为几千瓦到几十兆瓦，具有经济、高效、灵活、可靠、清洁环保等特点[2]，有节约能源、减少线损、缓建输配电设备、提高供电可靠性、削峰填谷等多个功能。1.2分布式电源的背景近年来，分布式电源受到世界各国的高度重视，将在节能减排，能源可持续发展方面发挥很重要的作用。在欧美和日木等一些发达国家中，由于研究起步比较早，分布式发电己进入实践化阶段。他们已经研制出多种高效、节能的分布式发电装置，例如，水力发电机组、风力发电机组、小型热电联产设备、光伏电池阵列等[3]。分布式发电技术的发展促进装机容量的大幅上升，截至2010年，美国的分布式能源总装机容量约为9200万千瓦，占全国总装机容量的14%，日木约为3600万千瓦，占总装机容量的13.4%，德国约为2084万千瓦，占总装机容量的19.8%，其中80%以上为住宅用小型太阳能发电系统。目前，在对于分布式3发电的实用化研究领域，一方面，我们要进一步设计低成本、高效率、利用可再生能源发电的分布式电源;另一方面，我们要研究针对分布式电源接入配电网之后，可能对电力系统产生的各种影响，通过设计有效保护策略，使电源与接入的电网相兼容。2分布式电源的特点及分类2.1分布式电源的特点分布式电源可以直接独立于公共电网为部分用户提供电能，也可以直接接入配电网络，与公共电网一起为用户提供电能。与远负荷中心依靠远距离输配的传统电源相比，DG具有如下特点[4]：1)节能环保，污染小。由于DG大量采用可再生能源和清洁能源如风力发电、太阳能发电和生物能源发电等，因而相对火力发电更加环保。2)提高电网的可靠性。由于DG装置与大电网的接入和断开具有相对自主性，当大电网发生故障时，可通过启动断开装置使DG与电网断开，由DG独立为用户供电。3)具有投资少，安装和运营具有更高的灵活性。由于容量及体积均较小，因此易于找到合适的安装地点，可以方便地为边远地区供电。同时，分布式电源多采用性能先进的中小型、微型机组，操作简单，负荷调节灵活。2.2分布式电源的分类分布式发电主要可分为以下几类:（1）生物质能发电系统。(2)燃料电池发电系统。其中主要包括:磷酸燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池等。(3)以天然气为常用燃料的燃气轮机、内燃机和微燃机等为基本核心的发电系统。(4)太阳能光伏电池发电系统。(5)风力发电系统。2.3几种主要的分布式电源类型4目前,根据所研究的方向不同,DG的分类也不一样,根据DG所采用的发电技术可分为风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机、生物质能发电、小水电和海洋能发电等,根据所采用的一次能源类型,分为不可再生能源和可再生能源;根据所采用的电力系统接口技术,分为直接连接和通过逆变器连接两种方式[5],详见表2-1,下面对几种主要的分布式发电技术做一个简单的分析。表2-1常见分布式发电特点技术类型一次能源与系统接口单位装机成本标杆上网单价风力发电太阳能发电燃料电池微型燃气轮机可再生能源可再生能源可再生能源化石燃料可再生能源化石燃料直接相连逆变器逆变器直接相连8895元/kW20000元/kW————0.5-0.6元/kwh1-1.15元/kwh————3配电网的继电保护配电网的继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：(1)电流增大。(2)电压降低。(3)电流与电压之间的相位角改变。(4)测量阻抗发生变化。按保护动作原理分类，有过电流保护、过电压保护、距离保护、差动保护等[6]。目前,我国的中低压配网大多采用单侧电源福射状供电方式。馈线保护安