分布式电源接入配电网的电流保护方案研究

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分布式电源(Distributed Generation,DG)的广泛推广与应用,在产生高效益的同时,也给电网带来了不小的问题。DG接入配电网后在配电网线路发生短路故障时其电流的水平发生了明显的变化,所以给配电网线路的电流保护装置的正常运行带来了成了不小的冲击,而DG接入位置、额定功率输出的不同,同样会给配电网带来不同程度的影响。本文针对含逆变型DG的配电网不同位置出现故障的情况,各线路电流保护装置可能发生误动作的问题,提出了含逆变型DG的配电网电流保护的改进整定方案。针对含DG接入的双馈线配电网络始端,中间以及末端母线的情况,建立故障等效电路,对短路电流进行计算。针对DG出力发生波动的情况,总结了经过各保护短路电流随并网点电压变化的规律。并根据逆变型的DG的输出特性、并网方式以及控制策略,建立逆变型DG的等效模型,并利用电力系统计算机辅助设计平台(Power Systems Computer Aided Design,PSCAD)搭建仿真模型。并根据配电网电流保护的动作逻辑,搭建电流保护动作逻辑仿真模型。以单侧电源双馈线配电网拓扑结构为例,搭建逆变型DG接入的配电网仿真模型,为后文研究DG出力发生波动时,线路故障电流的变化规律以及配电网电流保护动作特性奠定基础。根据短路电流随并网点电压发生波动时的变化规律,利用分析并网点电压与DG输出功率之间的关系,进一步得出短路电流在DG输出功率发生波动时的变化规律。根据短路电流随DG输出功率发生波动时的变化规律,发现若仍然按照DG在额定功率输出时的短路电流水平对电流保护进行整定,会导致电流保护误动作。并通过仿真分析,用不同功率输出值模拟DG功率的波动,验证了理论分析的准确性。针对短路电流在DG输出功率发生波动时的变化规律,判定当DG接入配电网馈线不同位置其输出功率发生波动时产生最大短路电流时的功率值。由于含DG的配电网线路电流保护整定是按照其在额定工况下运行时的短路电流水平实施整定的。所以,如果产生最大短路电流时的功率值大于DG输出的额定功率值,则仍然按照含DG配电网电流保护的原有整定原则进行整定;如果产生最大短路电流时的功率值小于DG输出的额定功率值,仍然使用原有整定原则会导致配电网的电流保护发生误动作,所以,此时需按照产生最大短路电流时的功率值功率时的短路电流水平对配电网的电流保护进行重新整定,保证电流保护的正常动作。并通过具体的算例,对新的整定方案进行了验证分析。本文针对DG接入配电网后,各线路电流保护装置发生误动作的问题,提出新的电流保护整定方案,并以仿真的结果为参考值,对DG接入后的配电网电流保护的的整定值进行了重新整定,新的整定值可保证DG接入配电网后,在DG额定输出功率不同的情况下,各线路保护的正常动作。
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