電力系統(tǒng)分布式發(fā)電智能區(qū)域保護(hù)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(shè)計(jì)一種適用于開放系統(tǒng)不同運(yùn)行方式的智能保護(hù)策略展開研究。首先分析了傳統(tǒng)的配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)在DG接入時(shí)受到的各種影響，總結(jié)了現(xiàn)有的DG保護(hù)控制措施，然后提出了分布式發(fā)電智能保護(hù)系統(tǒng)的概念。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于對不同采樣點(diǎn)實(shí)時(shí)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(hù)策略，并通

2、過分布式智能終端加強(qiáng)了策略執(zhí)行的靈活性，從而實(shí)現(xiàn)了適用于開放式系統(tǒng)不同運(yùn)行方式的智能保護(hù)策略。詳細(xì)研究了該系統(tǒng)的功能原理及其實(shí)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(hù)控制方式的諸多難題。 基于傳統(tǒng)電流保護(hù)原理，對接有分布式電源的配電網(wǎng)保護(hù)配合性進(jìn)行了分析，從保護(hù)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(luò)法對分布式電源DG接入配電網(wǎng)后的等效電路進(jìn)行了計(jì)算和分析，理論和仿真證明了：單一DG對保

3、護(hù)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(hù)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(diǎn)向兩側(cè)，按DG短路容量由小到大全序接入對保護(hù)分支電流的影響最小。對反時(shí)限過流保護(hù)的動作特性曲線進(jìn)行正向修正和反向校核，使其保持正確的配合關(guān)系和配合裕度，從而消除DG對配電網(wǎng)對過流保護(hù)的影響。提出了基于Petri網(wǎng)的多Agent行為協(xié)進(jìn)化過程幫助完成在線保護(hù)的協(xié)調(diào)配合策略，及其實(shí)現(xiàn)方法。

4、基于DG接入配電網(wǎng)后故障電流特點(diǎn)的分析結(jié)果，得出任意電源輸出短路電流的單調(diào)性不變的結(jié)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(jìn)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(diào)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(jìn)行軟件計(jì)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(shí)，對于不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(diào)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?qū)⒐收湘i定于具體的故障線路段上，將故障進(jìn)行隔離。這兩種保護(hù)方案可以保證盡可能多的DG在故障發(fā)生時(shí)持續(xù)供電，而不需要將其退出運(yùn)行；建立于傳統(tǒng)的過流保護(hù)方式基礎(chǔ)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(diǎn)。 考察多DG故障狀態(tài)下的等效網(wǎng)絡(luò)，其故障狀態(tài)具有單電源、輻射狀的特點(diǎn)。由故障點(diǎn)到各個電源點(diǎn)，不論是電流還是電壓的變化都是單調(diào)的，以此為導(dǎo)向沿區(qū)內(nèi)拓?fù)?/p>

6、結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜索，就可以對故障進(jìn)行定位。本文詳細(xì)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(fù)序故障電流標(biāo)積I2SP以及電流綜合幅值，并給出相關(guān)區(qū)域自適應(yīng)劃分的矩陣算法。保護(hù)裝置只需要該區(qū)域內(nèi)的故障數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)正確動作，實(shí)現(xiàn)了快速性和選擇性，并給出了故障相關(guān)區(qū)域自適應(yīng)劃分算法的數(shù)學(xué)模型；鑒于分布式發(fā)電系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)眾多的特點(diǎn)，分析了分布式保護(hù)系統(tǒng)中各個元件發(fā)生故障后電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，并且給出了相應(yīng)“N-1”的對策。 在故障搜索區(qū)域中，

7、負(fù)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(fù)荷電流相位間關(guān)系比較的差動保護(hù)原理，可實(shí)現(xiàn)對故障線段的準(zhǔn)確定位。對于故障段來說，其故障電流正序分量與負(fù)荷電流之間的相位間關(guān)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(hù)控制系統(tǒng)模型，構(gòu)建了針

8、對分布式發(fā)電系統(tǒng)的自主性實(shí)時(shí)(DART)系統(tǒng)和基于多Agent的分布式智能保護(hù)系統(tǒng)。給出了不同功能Agent的組織結(jié)構(gòu)以及分布式保護(hù)系統(tǒng)的分層架構(gòu)，包括故障區(qū)域定位、故障隔離及基于孤島運(yùn)行方式的系統(tǒng)重構(gòu)。最后根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)配置語言的定義，對保護(hù)裝置進(jìn)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(hù)協(xié)調(diào)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(chǔ)對系統(tǒng)的各種