微电网接地方案及其故障特性的研究

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随着社会的飞速发展,人们对电力的需求越来越大。环境污染、能量短缺及连锁故障在大电网中屡次发生,成为电力生产和系统运行不可回避的问题。近年来国际社会对风能、太阳能、潮汐、地热等新能源的开发非常重视。进而,分布式电源得到了广泛应用。但是,由于分布式电源的局限性及不稳定性,所以产生了微电网。微电网作为电力系统的一种新型网络形态,通过对微电网内各分布式电源的控制和管理,可以减小分布式电源对主电网产生的不利影响。其中仍然存在一系列问题,微电网仍然会对电力系统的运行调度和继电保护产生不利的影响。本文的主要工作对微电网进行建模,然后分析其接地方案,通过仿真数据验证微电网采用TN接地方案的好处,最后用典型案例验证此方法的可行性。首先,本文分析了低压配电系统的接地类型。介绍了TN、TT和IT三种典型的接地方式及其应用场合。微电网中含有微电源,必须考虑微电源的接地类型的影响。微电网通常是通过低压配电系统接入微电网的,微电网的接地类型需要参考低压配电网的接地类型,并与之相匹配。其次,分析了微电网中的微电源的数学模型及其建模方法。微电源的输出特性与逆变器的特性是紧密相关的。微电源能够引出中性线的一种方法就是通过逆变器实现的。本文分析了将逆变器由三相三线制变成三相四线制的方法,选用三相四桥臂逆变器作为最终的解决方案,并且设计了相应的控制策略。分析了在不同的故障状态下,逆变器采用PQ和VF控制方式时,表现出来的电压电流特性。最后,提出了微电网的接地方案。通过对比TN、TT和IT三种解决方案,进行了仿真验证和具体的工程实例相结合,最终得出TN方案更适应于微电网。当系统出现故障时,采用TN接地方案,具有较低的接触电压和较大的故障电流,能够简化保护装置的配置。
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