【正文】 ologies.This paper establishes a typical 10kV distribution network, and based on this,it analyses how different location, capacity, quantity of distribution generation and fault location and other factors affect the traditional distribution network protection. And against the results, it proposes intelligent protection schemes in the light of the traditional distribution network including DG. The program is based on puter or munication to collect information between adjacent lines to achieve the identification of fault sections, then by mainly installing the direction elements and circuit breakers to cut off the fault sections. As a basis, considering more DGs interconnection, it needs to modify partial protection settings, and calculate the maximum capacity of DG allowed to interconnect to the distribution network. And finally it uses MATLAB to simulate and verify the feasibility. KEY WORDS: distributed generation。目錄目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 IV第一章 緒論 1 1 1 1 3 3 3 4 4第二章 分布式發(fā)電技術(shù)與配電網(wǎng)繼電保護(hù)介紹 5 5 5（PV） 5（wind power） 5 6（fuel cells） 6（microturbine） 6 分布式電源的準(zhǔn)入容量的定義 6 6 整定原則及特點 7第三章 分布式電源接入對傳統(tǒng)配電網(wǎng)電流保護(hù)的影響研究和分析 11 11 建立典型10kV配電網(wǎng) 11 參數(shù)設(shè)置 11 12 12 1數(shù)量和故障點位置對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析 16（具體定性）分析 16 21 22. 22 23 23 30 32第四章 含DG配網(wǎng)智能電流保護(hù)方案研究與論證 33 33 33 33 方案優(yōu)勢分析說明 34 基于上述方案各母線處接入DG后準(zhǔn)入容量計算 35 母線C處接入DG的準(zhǔn)入容量的計算 35 母線A處接入DG的準(zhǔn)入容量的計算 36 母線B處接入DG的準(zhǔn)入容量的計算 36 仿真論證 37 總結(jié)分析 41第五章 結(jié)論與展望 42 42 42致 謝 44參考文獻(xiàn)： 45IV第一章 緒論第一章 緒論能源是人類社會賴以存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。尤其是我國，能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，煤炭在我國一次能源構(gòu)成中占70%以上，也是大氣污染的主要來源，我國GDP每年以10%的速度發(fā)展，在高速增長的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，能源消耗急驟增加，我國的能源工業(yè)面臨著經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。大力開發(fā)太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿刃履茉春涂稍偕茉蠢眉夹g(shù)將成為增加能源供應(yīng)及減少環(huán)境污染的重要措施之一。另外，大型互聯(lián)電網(wǎng)的故障容易擴(kuò)散，從而導(dǎo)致大面積停電。到目前，分布式電源在世界各地已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展，如風(fēng)電、太陽能等新能源在歐洲的電網(wǎng)份額到2020年將會超過20%，很有可能達(dá)到30%35%。在我國，分布式電源的發(fā)展起步較晚，但在近幾年的發(fā)展中也取得了很大的成績。燃?xì)饫錈犭娐?lián)產(chǎn)作為合理利用天然氣的最佳方式之一，已經(jīng)在北京、上海、廣州等城市開始發(fā)展，并建立了一批試點項目。2000年以來，并網(wǎng)光伏發(fā)電的新增容量已經(jīng)超過了離網(wǎng)的分散光伏發(fā)電。我國小水電的容量范圍一般是5萬千瓦以下的小型水電站。小水電和微水電供電可節(jié)省大電網(wǎng)供電的遠(yuǎn)距離輸電線路投資，減少電力損耗，提高能源利用效率，對電力消費總量很低的偏遠(yuǎn)山區(qū)而言，不失為一種經(jīng)濟(jì)合理的供電方式。國家計委于2002年啟動的“送電下鄉(xiāng)”工程，也是利用可再生能源發(fā)電來解決西藏、青海、四川、新疆等西部省(區(qū))邊遠(yuǎn)地區(qū)的生活用電問題。它不消耗物質(zhì)資源；不污染環(huán)境；建設(shè)周期短；而且安裝一臺便可投產(chǎn)一臺，裝機(jī)規(guī)模靈活，為籌集資金帶來便利；運行簡單，可完全做到無人值守；實際占地少，機(jī)組與監(jiān)控、變電等建筑僅占風(fēng)場約1％的土地，其余場地仍可供農(nóng)、牧、漁使用；對土地的要求低，在山丘、海邊、荒漠等地形條件下均可建設(shè)。傳統(tǒng)配電網(wǎng)主要為單電源放射狀鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有許多的優(yōu)點，比如接線可靠，整定容易，擴(kuò)容也簡單等。文獻(xiàn)【8】中Barkeretal對各種類型分布式電源的故障電流注入能力進(jìn)行了研究，最大的故障電流注入能力可以達(dá)到1000%。分布式電源接入配電網(wǎng)后，國內(nèi)外很多的專家學(xué)者對此做了大量的分析工作，對現(xiàn)有配電網(wǎng)電流保護(hù)提出改進(jìn)措施或運用其他原理提出一些新思路、新方案。得出：在不改變配電網(wǎng)原有保護(hù)配置的情況下，DG的準(zhǔn)入容量很小。文獻(xiàn)【13】提出一種基于廣域保護(hù)原理的保護(hù)方案。主要工作有以下幾個方面：第1章 對分布式發(fā)電做簡單的介紹，并簡要闡述了當(dāng)前配電網(wǎng)說使用的保護(hù)的基本原理、整定原則和各自特點等。最后通過matlab仿真進(jìn)行驗證。由于DG大量采用可再生能源和清潔能源（如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和生物能源發(fā)電等），因而相對火力發(fā)電更加環(huán)保。由于容量及體積均較小，因此易于找到合適的安裝地點，可以方便地為邊遠(yuǎn)地區(qū)供電。光伏電池的輸出功率受日照強(qiáng)度、電池結(jié)溫等因素的影響，系統(tǒng)的頻率和電壓對其基本上沒有影響。但是此種分布發(fā)電技術(shù)的成本非常高, 所以現(xiàn)階段太陽能發(fā)電技術(shù)還需要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn), 以降低成本而適合于廣泛應(yīng)用。恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般使用同步式或者籠式異步式作為發(fā)電機(jī)，通過定槳距失速控制的風(fēng)輪機(jī)使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值繼而保證發(fā)電機(jī)端輸出電壓的頻率和幅值的恒定，其運行范圍比較窄。永磁同步發(fā)電機(jī)是利用永久磁鐵取代轉(zhuǎn)子勵磁磁場，其結(jié)構(gòu)比較簡單、牢同。小水電的開發(fā)方式, 可分為引水式、堤壩式、混合式和抽水蓄能式4 種。(2)清潔無污染、噪音低。滿負(fù)荷運行的效率只有30%,而在半負(fù)荷時,其效率更是只有10% 15%,所以目前多采用家庭熱電聯(lián)供的辦法利用設(shè)備廢棄的熱能，提高其效率。電網(wǎng)的準(zhǔn)入容量和很多運行參數(shù)有關(guān)，短路電流、穩(wěn)定性、可靠性等。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的不同運行狀態(tài)下具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件的運行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓和電流的比值即“測量阻抗”等。可靠性包括安全性和信賴性，是對繼電保護(hù)最根本的要求。繼電保護(hù)的速動性，是指盡可能快的切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運行的時間，降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。以圖22所示的接線為例。整定原則：（1）動作電流整定對于保護(hù)2來說，其整定的動作電流必須大于點短路時可能出現(xiàn)的最大短路電流，即大于在最大運行方式下變電所B母線上三相短路時電流 (21)動作電流為 (22)為可靠系數(shù)，~，這是考慮到非周期分量、實際短路電流可能大于計算值、保護(hù)實際動作值可能小于整定值等影響，選擇的提高可靠性的系數(shù)。這時候就必須避免下級線路發(fā)生故障時，限時電流速斷保護(hù)誤動作。因而必須采用引入可靠性配合系數(shù)，~，則得 (24)（2） 動作時限的整定限時電流速斷的動作時限，應(yīng)選的比下級線路的速斷保護(hù)的動作時限高出一個時間階梯，即 (25)（3）靈敏度校驗限時電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的反應(yīng)能力，用靈敏度系數(shù)衡量。模型為含分布式電源的二饋線配電網(wǎng)，饋線末端為負(fù)荷。下圖為不含DG時的配電網(wǎng)模型，參數(shù)如上節(jié)所給出：圖 33 不含DG配電網(wǎng)模型 電流速斷保護(hù)整定與校驗計算（1）保護(hù)值的整定電流速斷保護(hù)按照躲開線路末端故障產(chǎn)生的最大三相短路電流的方法整定，則各段保護(hù)的整定計算公式為： (31) (32) (33) (34) (35) (36)帶入?yún)?shù)計算可得具體數(shù)值見下表32：表32 系統(tǒng)最大運行方式下各線路末端發(fā)生三相短路時的故障電流：線路故障電流ABBCCDDEAFFG考慮非周期分量的影響、實際的短路電流可能大于計算值保護(hù)裝置的實際動作值可能小于整定值和一定的裕度等因素，引入可靠性系數(shù)，可得各處保護(hù)電流速斷保護(hù)整定值，見下表33：表33 配電網(wǎng)電流速斷保護(hù)整定值保護(hù)速斷保護(hù)整定值123456（2） 保護(hù)范圍校驗一般按系統(tǒng)最小運行方式下兩相短路來對電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍進(jìn)行校驗。為了能夠保護(hù)本線路的全長，限時電流速斷保護(hù)必須在系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端發(fā)生兩相短路時，具有足夠的反應(yīng)能力，用靈敏度系數(shù)表示。、數(shù)量和故障點位置對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析（具體定性）分析短路前等值電路圖如下圖 34 母線C處接入單DG對配網(wǎng)保護(hù)影響分析圖設(shè)短路點距各自母線的距離占該線路長度的百分比為?？傻昧鬟^保護(hù)2的故障電流分別為：， (310)可見只有系統(tǒng)電源向短路點注入的短路電流流經(jīng)保護(hù)2，其值小于故障點的實際電流，因此從某種意義來說，DG的接入降低了該保護(hù)的靈敏度，但不影響保護(hù)正常動作。以上以母線C處接入單DG為例做具體定性分析，下面其他母線出接入DG后算法原理相同，不再計算分析。等值電路圖如下所示：圖 315 母線B處接入DG對配網(wǎng)保護(hù)影響分析分析：當(dāng)該DG接入位置下游線路某處如DE段發(fā)生故障時，保護(hù)4都流過正向的故障電流，但保護(hù)4的故障電流由系統(tǒng)電源和分布式電源同時提供，其值大于未接分布式電源時的故障電流，這在一定程度上延伸了下游保護(hù)的保護(hù)范圍，有可能使其失去選擇性。同時，保護(hù)5流過的故障電流大于未接分布式電源時的電流，延長其保護(hù)范圍，有可能使保護(hù)失去選擇性。保護(hù)6不流過故障電流，不會動作。從上節(jié)分析可以看出，DG對傳統(tǒng)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)的影響與接入配網(wǎng)的DG的容量有著密切的關(guān)系。拋除約束條件（2）（3），可得該位置接入DG的準(zhǔn)入容量范圍為。推而廣之，在求解多DG的DG準(zhǔn)入容量時，運用上述方法，可以分別考慮每個保護(hù)對DG注入電流的約束條件，對得到含有DG的容量的表達(dá)式，綜合取交集，便可獲得每個DG的準(zhǔn)入容量的范圍。并且通過計算可以發(fā)現(xiàn)，從不同位置接入DG，其準(zhǔn)入容量是不同的；DG準(zhǔn)入容量主要是受到其接入位置下游保護(hù)的約束?，F(xiàn)在我們希望在分布式電源上游發(fā)生永久性故障時，故障線路的兩側(cè)均斷開以切除故障線路，這就需要在上游線路的兩側(cè)均裝設(shè)保護(hù)裝置。每一線段的保護(hù)與相鄰線路段保護(hù)建立通信機(jī)制，在發(fā)生故障時，通過本段線路和相鄰段線路保護(hù)方向性元件提供的信息，綜合分析判斷故障發(fā)生的具體線路段，在下級線路不動作的情況下，然后保護(hù)跳開該段線路側(cè)斷路器的同時發(fā)送信號到對端，使其也跳開斷路器，從而完成故障的切除。以下圖為例，設(shè)在各線路的保護(hù)對側(cè)都裝有斷路器，可由系統(tǒng)側(cè)保護(hù)發(fā)出的控制信息進(jìn)行遙控。而保護(hù)1由于收到保護(hù)2動作信息，則不動作。(5) 對于該模型的相鄰饋線，情況同（4）。當(dāng)DG接入容量超過準(zhǔn)入容量的范圍，需要對其接入位置下游線路保護(hù)整定值進(jìn)行修改。 母線C處接入DG的準(zhǔn)入容量的計算使用第三章一模型為例分析如下：圖 42 方案準(zhǔn)入容量計算模型模型參數(shù)見第三章第一節(jié)所定，采用上述保護(hù)原理后，針對此模型，就不用考慮該DG接入位置上游的保護(hù)：保護(hù)2對DG容量的限制，也不用考慮反向電流的影響約束。注：其他點DG接入分析同上。DG接入位置對DG的準(zhǔn)入容量有影響。并且通過計算可以發(fā)現(xiàn)，從不同位置接入DG，其準(zhǔn)入容量是不同的；DG準(zhǔn)入容量主要是受到其接入位置下游保護(hù)的約束，可以考慮適當(dāng)提高下游保護(hù)的整定值，來提高DG的準(zhǔn)入容量的值。在此基礎(chǔ)上計算分布式電源的準(zhǔn)入容量問題，控制接入DG容量在準(zhǔn)入容量范圍內(nèi)則可不用修改保護(hù)整定值。（2） 本文提出的保護(hù)方案仍然需要裝設(shè)不少的方向性電流保護(hù)和斷路器裝置，投入比較大，是否可以有更好地方案，如：使用隔離開關(guān)來替代加裝的斷路器等，以減少投資。陸老師為人隨和，平易近人，他本人平時很忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，幾乎每一個環(huán)節(jié)，陸老師都能從百忙之中抽出時間對我進(jìn)行耐心的、詳細(xì)的叮囑和指導(dǎo)，我非常的