分布式电源的故障特性及其微电网保护原理的研究

随着电力工业的高速发展,我国以“大机组、大电网、高电压”为主要特征的超大规模电力系统的弊端也日益显现。能量短缺、环境污染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。与此同时,基于电力电子变流为接口的分布式发电技术,凭借其能源可再生、无污染等优点得到了快速发展。作为大电网的有效补充和分布式电源的有效利用形式,微电网将多种逆变型分布式电源组合在一起统一控制,改变了传统电网单一的供电模式,大大提高了系统供电的可靠性和电能质量。 然而,由于分布式电源的输出特性,使得微电网的保护问题与传统电力系统的保护有很大区别,如何保证保护的选择性、快速性、灵敏性与可靠性,是微电网保护研究的关键和难点。因此,对分布式电源的故障分析及微电网保护原理的研究,有着非常重要的理论意义和实用价值。 本文首先介绍了分布式电源的一次能源及接口技术分类,并详细介绍了逆变型分布式电源接口逆变器的控制策略,从而为研究逆变型分布式电源的故障特性奠定了基础。 其后从理论上分析了不同的控制策略下的逆变型分布式电源的故障输出特性,通过软件DIgSILENT建模对孤岛运行状态下的微电网进行了仿真。结合理论分析与仿真结果,提出了过电流保护与负序过流保护相结合的两段式微电网保护方案。 最后,在微机型继电保护装置硬件平台上,用C语言实现了上述保护原理,并通过实验验证了该保护配置能够正确动作,有选择性地切除微电网内故障。