微网故障特性分析和保护原理研究

随着能源与环境问题的日益凸显,如何提高风能、太阳能等可再生能源的利用率,实现社会和环境的可持续发展,已经成为电力事业发展的重中之重。为协调大电网和分布式电源的矛盾,充分挖掘分布式能源为电网和用户带来的价值与效益,微网技术作为一种利用分布式电源的有效形式受到了广泛关注。 微网是将微电源、储能装置、负荷及控制装置等结合,既能并网运行又能独立自治运行的区域性电力系统。与传统的配电网不同,微网的结构不再是单一形式电源、放射状,微网中潮流分布和短路电流分布也有了很大变化,使用传统的继电保护如过流保护等将在故障识别与故障定位方面遇到很多困难,因此,研究新的适合于微网的保护策略具有重大的现实意义。 本文将逆变器接口的微电源供能系统组成的微网作为研究对象,首先建立了微电源的等值计算模型,在此基础上利用Matlab/Simulink建立了微网的仿真平台,对微网在孤岛和联网两种运行模式下的故障特性进行了研究,从而为微网保护的原理研究和特性分析提供指导。 微网经过联络线接入配电网,微网保护系统的研究涉及联络线保护和微网内部保护两部分。在微网联络线的保护方面,论文首先探讨了影响微网孤岛及故障穿越运行方式的几个因素,总结出了几种常见的微网与配电网隔离策略,并针对不同的隔离策略,提出了与之相适应的联络线保护原理和方案。 在微网内部保护方面,对现有的微网保护策略进行了梳理和总结,并重点探讨了低电压保护和电流差动保护两种保护策略,分析了它们的保护原理和实现方案,并对其保护性能作出了评价。在此基础上,本文提出一种基于电流比相原理的保护方案,该方案包括微网馈线保护和微电源保护两个可以相互配合的部分,在孤岛和联网两种运行模式下都可适用,并利用Matlab/Simulink对提出的保护方案进行了仿真验证,对其保护性能作了评价。 在本文的最后,对所做工作进行了总结,并指出了下一步研究的方向。