電力系統(tǒng)分布式發(fā)電智能區(qū)域保護的研究.pdf

1、隨著可再生能源的推廣，分布式發(fā)電(Distributed Generation，DG)已成為一種重要的電力電源形式。本論文圍繞如何在DG接入條件下，設計一種適用于開放系統(tǒng)不同運行方式的智能保護策略展開研究。首先分析了傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)在DG接入時受到的各種影響，總結了現(xiàn)有的DG保護控制措施，然后提出了分布式發(fā)電智能保護系統(tǒng)的概念。系統(tǒng)的設計基于對不同采樣點實時數(shù)據(jù)的采集和分布式處理，以集中式信息綜合分析形成全局性最優(yōu)保護策略，并通

2、過分布式智能終端加強了策略執(zhí)行的靈活性，從而實現(xiàn)了適用于開放式系統(tǒng)不同運行方式的智能保護策略。詳細研究了該系統(tǒng)的功能原理及其實現(xiàn)方式，從原理上解決了分布式發(fā)電條件下傳統(tǒng)保護控制方式的諸多難題。 基于傳統(tǒng)電流保護原理，對接有分布式電源的配電網(wǎng)保護配合性進行了分析，從保護配合性及供電可靠性角度初步探討了DG注入容量問題，利用單位電流法和多端口網(wǎng)絡法對分布式電源DG接入配電網(wǎng)后的等效電路進行了計算和分析，理論和仿真證明了：單一DG對保

3、護靈敏度的影響規(guī)律是由DG短路阻抗和接入位置決定的二次型；多DG接入系統(tǒng)對保護分支電流的影響特性近似看作各DG影響特性曲線的疊加：在系統(tǒng)阻抗中點向兩側，按DG短路容量由小到大全序接入對保護分支電流的影響最小。對反時限過流保護的動作特性曲線進行正向修正和反向校核，使其保持正確的配合關系和配合裕度，從而消除DG對配電網(wǎng)對過流保護的影響。提出了基于Petri網(wǎng)的多Agent行為協(xié)進化過程幫助完成在線保護的協(xié)調配合策略，及其實現(xiàn)方法。

4、基于DG接入配電網(wǎng)后故障電流特點的分析結果，得出任意電源輸出短路電流的單調性不變的結論，由此可以利用各DG及系統(tǒng)電源作為故障判斷主體，根據(jù)自身短路電流進行故障區(qū)段判斷。利用其各個電源提供短路電流的大小及其單調連續(xù)變化規(guī)律，提出了一種基于對分布在分支線路中的短路電流量進行軟件計算和查詢匹配操作的，理論上完備的配網(wǎng)分布短路電流故障定位新原理。同時，對于不同的網(wǎng)絡結構，由于不同容量和接入位置的DG提供的故障電流不同，也可以利用其各個電源提供短

5、路電流的大小及其單調連續(xù)變化規(guī)律，通過多個電源故障判斷區(qū)的重疊交叉區(qū)域將故障鎖定于具體的故障線路段上，將故障進行隔離。這兩種保護方案可以保證盡可能多的DG在故障發(fā)生時持續(xù)供電，而不需要將其退出運行；建立于傳統(tǒng)的過流保護方式基礎上，保證了DG作為分布式電源提高系統(tǒng)供電可靠性方面的特點。 考察多DG故障狀態(tài)下的等效網(wǎng)絡，其故障狀態(tài)具有單電源、輻射狀的特點。由故障點到各個電源點，不論是電流還是電壓的變化都是單調的，以此為導向沿區(qū)內拓撲

6、結構進行搜索，就可以對故障進行定位。本文詳細地給出了三種電流故障方向搜索判據(jù)：即故障分量模值、負序故障電流標積I2SP以及電流綜合幅值，并給出相關區(qū)域自適應劃分的矩陣算法。保護裝置只需要該區(qū)域內的故障數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)正確動作，實現(xiàn)了快速性和選擇性，并給出了故障相關區(qū)域自適應劃分算法的數(shù)學模型；鑒于分布式發(fā)電系統(tǒng)節(jié)點眾多的特點，分析了分布式保護系統(tǒng)中各個元件發(fā)生故障后電力系統(tǒng)的特點，并且給出了相應“N-1”的對策。 在故障搜索區(qū)域中，

7、負荷電流對于任意一段線路兩端而言都是穿越性的，而故障電流則不同。提出了一種基于故障電流正序分量與負荷電流相位間關系比較的差動保護原理，可實現(xiàn)對故障線段的準確定位。對于故障段來說，其故障電流正序分量與負荷電流之間的相位間關系均是為同一方向(即為同“超前”或同“滯后”)。提出了基于啟發(fā)式算法的孤島融合及形成策略，給出了基于智能Agent的故障隔離后的孤島形成方案。 搭建了基于多智能代理(Agent)的變電站保護控制系統(tǒng)模型，構建了針

8、對分布式發(fā)電系統(tǒng)的自主性實時(DART)系統(tǒng)和基于多Agent的分布式智能保護系統(tǒng)。給出了不同功能Agent的組織結構以及分布式保護系統(tǒng)的分層架構，包括故障區(qū)域定位、故障隔離及基于孤島運行方式的系統(tǒng)重構。最后根據(jù)該標準配置語言的定義，對保護裝置進行了初步配置。提出了一個完整的基于多Agent系統(tǒng)的配網(wǎng)保護協(xié)調控制系統(tǒng)，為了便于Agent之間的高效率的通信，選擇IEC61850/GOOSE作為Agent的通信模型，并以此為基礎對系統(tǒng)的各種