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分布式发电对配电网继电保护的影响

作　者: 连洁
导　师: 杨炳元
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 分布式电源 配电网 继电保护
分类号: TM77
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


分布式电源采用污染少甚至无污染的清洁能源。分布式电源的类型主要有风力发电机组、太阳能光伏电池、燃料电池、微型燃气轮机等。通常分布在靠近用户的地方向负荷供电，与系统并网发电时，通常从10kv配电网接入系统。传统的三段式电流保护只配置在线路的系统侧，各个保护元件通过动作电流的整定值和保护的动作时限来实现相应的保护之间的协调与配合。配电网的结构因分布式电源接入系统而发生变化，系统电源与分布式电源接入点之间的线路由原来的单电源辐射状供电网络变为双端电源供电。并且，与分布式电源未接入配电网时相比，流过线路保护装置中的短路电流将增大、减小或者出现反方向的短路电流，都对继电保护的正确动作会造成影响。DG接入配电网,可能导致线路的三段式电流保护出现误动或拒动。本文描述主要的几种分布式电源的结构、原理及数学模型，得出分布式电源直接发出的电能有三种：工频交流电、直流电和频率不恒等于50HZ的交流电。对于后两者，都需要通过整流逆变才能实现并网。介绍了分布式电源的运行方式、并网方式以及配电线路故障时，分布式电源的运行方式。在此基础上，分析分布式电源并网运行时，通常采用恒功率控制方式。因此，在MATLAB中建立恒功率控制的分布式电源仿真模型，并建立分布式电源接入典型10kv配电网的仿真模型。通过仿真得到在线路的不同位置发生短路故障时，以及不同容量的分布式电源接入配电网时，由于分布式电源的接入对线路保护短路电流的影响，进而分析对三段式电流保护的影响。同时，对含分布式电源的配电线路在不同位置发生短路故障时的短路电流进行公式推导和理论分析。通过理论分析和MATLAB仿真得出结论。因此，本文在第五章中提出配电网保护的改进措施。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 选题的背景和意义  8-9
  1.2 含分布式发电配电网继电保护的国内外研究状况  9-10
  1.3 本文的主要内容  10-11
第二章 分布式电源的介绍及其数学模型  11-21
  2.1 风力发电及其数学模型  11-16
    2.1.1 双馈感应异步发电机组的结构  11-12
    2.1.2 双馈感应异步发电机的工作原理  12
    2.1.3 双馈感应异步发电机的数学模型  12-14
    2.1.4 永磁直驱同步发电机组的结构及原理  14-15
    2.1.5 永磁直驱同步发电机的数学模型  15-16
  2.2 光伏发电系统  16-17
  2.3 微型燃气轮机的工作原理  17-18
  2.4 燃料电池的工作原理及数学模型  18-19
  2.5 本章小结  19-21
第三章 分布式电源的并网及其控制方式  21-30
  3.1 分布式电源的运行方式  21
  3.2 线路故障时分布式电源的运行方式  21-23
    3.2.1 分布式电源在配电网保护动作之前退出运行  21
    3.2.2 分布式电源在配电网保护动作之后退出运行  21-23
    3.2.3 允许分布式电源孤岛运行  23
  3.3 分布式电源的并网方式  23-24
  3.4 逆变型分布式电源的典型控制方式  24-28
    3.4.1 恒功率控制原理  24-25
    3.4.2 逆变器的恒功率控制（PQ 控制）  25-28
  3.5 分布式电源模型  28
  3.6 本章小结  28-30
第四章 分布式电源对配电网继电保护的影响  30-54
  4.1 三段式电流保护  30-34
    4.1.1 瞬时电流速断保护（电流段）  30-31
    4.1.2 带时限电流速断保护（电流段）  31-32
    4.1.3 定时限过电流保护（电流 段）  32-34
  4.2 配电线路的不同位置故障时，短路电流的公式推导分析  34-38
    4.2.1 DG 接入点的上游线路 f_1点发生短路故障  35
    4.2.2 DG 接入点的下游线路f_2点发生短路故障  35-37
    4.2.3 相邻支路上f_3点发生短路故障  37-38
  4.3 典型 10KV配电网的三段式电流保护整定计算  38-43
  4.4 分布式电源对配电网保护影响的仿真分析  43-53
    4.4.1 恒功率控制的分布式电源 MATLAB 仿真模型  43-46
    4.4.2 DG 接入点上游线路f_1点发生三相短路的仿真分析  46-48
    4.4.3 DG 接入点下游线路f_2点发生三相短路的仿真分析  48-50
    4.4.4 相邻支路f_3点发生三相短路的仿真分析  50-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章 配电网保护的改进措施  54-64
  5.1 含分布式电源的线路保护改进措施  54-60
    5.1.1 两段式电流保护及原理  55
    5.1.2 通信系统的构成原理和动作原则  55-57
    5.1.3 举例说明线路保护的动作方式  57-60
  5.2 通信通道的实现  60-62
  5.3 本章小结  62-64
第六章 总结与展望  64-66
  6.1 主要结论  64-65
  6.2 后续工作及展望  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-70
攻读硕士学位期间发表的论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统继电保护
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