【導(dǎo)讀】1．遵守畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的紀(jì)律，按時(shí)答疑；2．獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)基本的科研能力；求；論文、圖紙中的文字符號(hào)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)；電力行業(yè)也迫切需要尋找可再生能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能。合現(xiàn)在電力行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，在未來(lái)幾年內(nèi)，必定會(huì)被廣泛應(yīng)用。生了很大的影響。其中很重要的一個(gè)方面就是它對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，網(wǎng)保護(hù)帶來(lái)了靈敏度降低甚至拒動(dòng)、誤動(dòng)等繼電保護(hù)問(wèn)題。意義、分類、運(yùn)行方式和建模這些方面介紹了分布式電源。

　　

【正文】 過(guò)短路電流的計(jì)算來(lái)研究分布式電源對(duì)配電系統(tǒng)繼電保護(hù)選擇性、靈敏性、可靠性的影響。 通過(guò)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路故障來(lái)得到 DG 并入對(duì)保護(hù)靈敏度的影響；通過(guò)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路故障來(lái)得到 DG 并入對(duì)保護(hù)的保護(hù)范圍的影響，由于上述兩種短路故障都不存在零序電流，因此配電系統(tǒng)中的負(fù)荷參數(shù)和線路用正序等效阻抗代替即可，不用設(shè)置零序分量。 系統(tǒng)電源、線路、負(fù)荷參數(shù)選取如下： (1) 系統(tǒng)電源參數(shù) ??? ?? ?? max.min.ssZZ (2) 線路參數(shù) 選取電纜線路型號(hào)及參數(shù)： YJLV22150/60（銅芯交聯(lián)聚氯乙烯電纜），R=? /km ， X=? /km。 . . 圖 41 DG 在中間位置并入的配電網(wǎng)模型 . . 線路選取包括架空線路和電纜線路的混合線路。選取架空線路型號(hào)及參數(shù)： LGJ120/25（鋼芯鋁絞線）， R=? /km ， X=? /km。 由第 3 章的定性分析可知，分布式電源對(duì)各饋線保護(hù)的選擇性、靈敏性、可靠性的正確動(dòng)作有較大的影響，因此建立如圖 43 所示的系統(tǒng)圖，模型為含分布式電源的配網(wǎng)圖 ，饋線末端為負(fù)荷。 R 1K 1AD GSZ SR 4K 5BR 2 R 3CK 2 K 3 K 4饋 線 1饋 線 2DE圖 43 分布式電源在饋線上母線 B 處的模型 圖 43 中，分布式電源接在饋線 2 的母線 B 處， 1K 設(shè)在饋線 2 保護(hù)裝置 1R 之前； 2K 設(shè)在饋線 2 保護(hù)裝置 2R 的定時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍內(nèi)； 3K設(shè)在母線 CD 間的線路 5%處； 4K 設(shè)在母線 CD 間的線路 60%處； 5K 設(shè)在饋線 1 出口處。 饋線 1 中， AE 為架空線路（ 3 公里）； AD 段即為圖中的饋線 2， AB段為 3 公里的架空線路， BC、 CD 均為電纜線路，長(zhǎng)度為 4 公里。分布式電源在母線 B 處接入電網(wǎng)。結(jié)合單位線路參數(shù)，可以得出各段線路參數(shù)表： 表 42 各段線路的參數(shù)表 線路 線路種類 線路長(zhǎng)度 /km AB 架空線路 3 BC 電纜線路 4 CD 電纜線路 4 AE 架空線路 3 . . 表 43 各段線路阻抗參數(shù)表 線路 阻抗值（ ? ） AB + BC + CD + AE + (3) 負(fù)荷參數(shù) 饋線 1 上所帶負(fù)荷容量約 1MW； 饋線 2 上所帶負(fù)荷容量約 10MW。 仿真波形展示 3K 發(fā)生短路故障時(shí)，流過(guò)保護(hù) 2R 的三相電流，以及分布式電源提供的三相電流波形如圖 4 45 所示。 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 005001000150020212500時(shí)間 T / s電流I2/Ay 圖 44 3K 故障時(shí)流過(guò) 2R 的電流 2I . . 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 1 5 1 0505101520時(shí)間 T / sA相電流/A 圖 45 3K 故障時(shí) DG 提供的 A 相短路電流 dgI 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 1 5 1 05051015時(shí)間 T / sB相電流/A 圖 46 3K 故障時(shí) DG 提供的 B 相短路電流 dgI . . 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 2 0 1 5 1 05051015時(shí)間 T / sC相電流/A 圖 47 3K 故障時(shí) DG 提供的 B 相短路電流 dgI 此時(shí)， DG 的容量為 1MVA， DG 在 時(shí)接入配電網(wǎng)中。 同樣的，如果將 DG 的注入容量增加到 5MVA，所得波形圖如圖 449 所示。 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 005001000150020212500時(shí)間 T / s電流I2/Ay 圖 48 3K 故障時(shí)流過(guò) 2R 的電流 2I . . 圖 49 3K 故障時(shí) DG 提供的短路電流 dgI 由上述仿真圖形可 以得出， 3K 點(diǎn)短路故障時(shí)，加入 DG 后的短路電流比未加 DG 的短路電流大；且隨著 DG 注入容量的增大，電路電流也增大。 此處只是根據(jù)仿真波形對(duì)短路電流的變化作了定性的分析，具體的數(shù)據(jù)分析見下章。 仿真中遇見的問(wèn)題 目前，很多分布式電源發(fā)出的電能是通過(guò)逆變器并入配電網(wǎng)，如光伏發(fā)電、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等。由于能源種類的多樣性，而逆變型 DG 的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛。因此在仿真的最初，決定選用逆變型分布式電源。 逆變型分布式電源主要的特征是 電源和電網(wǎng)之間通過(guò)電力電子元器件接口，并且在自身功率追蹤控制或槳距控制的作用下，分布式電源輸出功率由外界環(huán)境決定。在進(jìn)行故障分析時(shí)，認(rèn)為輸出功率沒有變化，即分布式電源以恒功率輸出。 PQ 控制逆變型分布式電源在故障暫態(tài)過(guò)程中，由于故障時(shí)存在沖擊電流，其有功功率、無(wú)功功率在次暫態(tài)過(guò)程中都會(huì)增加，但是暫態(tài)過(guò)程和穩(wěn)態(tài)過(guò)程可以假定輸出功率恒定。雖然逆變型分布式電源在故障后的 12 個(gè)周波內(nèi)輸出的功率會(huì)發(fā)生變化，但通過(guò)電力電子器件的快速調(diào)節(jié)，使得輸出功率和故障前相同，因此可以假設(shè) DG 在故障前后輸出功率是不0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2 2 0 1 5 1 0505101520時(shí)間 T / s三相電流/A. . 變的。 PQ 控制的實(shí)質(zhì)就是將有功功率和無(wú)功功率解耦以后，對(duì)電流進(jìn)行解耦控制，采用 PI 控制可以使穩(wěn)態(tài)誤差為 0。 DG 仿真模型如圖 410 所示。 VabcI abcABCn i b i a n xi n g D GVabcI abcACBDG 圖 410 逆變型 DG 模塊 具體組成見圖 411 是 2I a b c1V a b c3C2B1AV d c gABC+U niv e r s a l B r id g eABCabcU ab cI ab cPre fQre fgS u b s ys t e mP Q 2P Q 1PQABCA1B1C1LC0C o n s t a n t 110000C o n s t a n tV a b cI a b cPQA B C L o a dV a b cI a b cABCabcV I 2 1V a b cI a b cABCabcV I 2 圖 411 DG 模塊具體組成 . . 1gU ab cI ab cUdUqIdIqs in_ c oswS P L LPre fQre fUdI dr efI qr efP Q co n t r o lI dr efI qr efUdUqIdIqs in_ c oswpw mI co n t r o l4Q r e f3P r e f2I a b c1U a b c 圖 412 PQ 控制 1p w mdq0s i n _ c o sa b cd q 0_t o _a b cT r a ns f o r m a t io nz1U n i t D e l a yP r o d u ct 2P r o d u ct 1P r o d u ctS i g n a l ( s ) P u l s e sP W M G e ne r a t o r4 e 3L K G a i nPID is c r e t eP I C o nt r o lle r 1PID is c r e t eP I C o nt r o lle r008w7s i n _ co s6Iq5Id4Uq3Ud2I q r e f1I d r e f 圖 413 PQ 控制的功率控制和電流控制 . . 6w5s i n _ co s4Iq3Id2Uq1Uda b cs i n _ c o sdq0a b c _t o _d q 0T r a ns f o r m a t io n1a b cs i n _ c o sdq0a b c _t o _d q 0T r a ns f o r m a t io nS e l e ct o r 1S e l e ct o r K K G a i nV a b c ( p u )F r e qwtS i n _ C o sD is c r e t e3p ha s e P L L2I a b c1U a b c 圖 414 dq 變換與鎖相環(huán)模型 雖然模型搭建成功，但是并入配電網(wǎng)之后，仿真結(jié)果偏差非常大，逆變型的分布式電源必須有大電源的電壓支持。 解決方法： 由于本課題主要側(cè)重于對(duì)繼電保護(hù)的研究，導(dǎo)師建議 其模型 可以用一個(gè)電源串聯(lián)電抗的模型來(lái)表示。 本章小結(jié) 本章主要搭建了仿真模型，得出仿真結(jié)果，并列舉了一些初步的仿真波形，最后是列舉了在仿真過(guò)程中所遇到的問(wèn)題。 . . 第 5章 仿真結(jié)果分析 分布式電源下游發(fā)生故障 DG 下游發(fā)生故障時(shí)可分為兩種情況：分布式電源對(duì)下游保護(hù)和上游保護(hù)的影響。 對(duì)下游保護(hù)的影響 選取線路 CD 的 5%處 3K 點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，由于 DG 對(duì)故障電流起到助增的作用， 2R 順勢(shì)電流速斷保護(hù)的范圍 會(huì)增加，有可能延伸到下一段線路從而失去選擇性。由前面的保護(hù)裝置可知， 2R 的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)整定值A(chǔ)I 39。 ? 。經(jīng)由仿真分析，可得電源的容量 S 與流過(guò) 2R 的短路電流 2I及 DG 提供的短路電流 dgI 的關(guān)系，如表 51 所示。 表 51 3K 點(diǎn)發(fā)生故障時(shí) S、 2I 與 dgI 的關(guān)系 S/MVA 2I /A dgI /A 1 2073 12 5 2116 62 8 2148 100 10 2170 124 12 2191 149 13 2202 162 3K 位于線路 CD 的 5%處，當(dāng) 3K 點(diǎn)故障時(shí)，保護(hù) 2R 的保護(hù)范圍在未接入分布式電源時(shí)是小于 BC 線路全長(zhǎng)的，則 3K 點(diǎn)故障位于不在保護(hù) 2R 電流一段保護(hù)的保護(hù)范圍之內(nèi)，但并入分布式電源后，隨著 DG 容量的增加，故障電流增大，這樣，流過(guò)保護(hù) 2R 的短路電流也增大，當(dāng)容量增大到MVAS ? 時(shí)，流過(guò)保護(hù) 2R 的故障電流超過(guò) 2R 的電流 一段保護(hù)的電流整定值。綜上，當(dāng) 3K 點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù) 3R 正常動(dòng)作切除故障，但是保護(hù) 2R 也可能動(dòng)作使保護(hù)失去選擇性。 同理，當(dāng) 3R 電流速斷保護(hù)范圍外 4K 處故障（即，線路的 60%處）時(shí)，有第三章的理論分析可知，隨著 S 增大，流過(guò) 2R 的故障電流會(huì)超過(guò) 2R 的定時(shí)限電流速斷保護(hù)的整定值 AI 18062act ? 。 2R 的定時(shí)限電流速斷保護(hù)范圍. . 將會(huì)超過(guò) 3R 的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍，從而與 3R 電流二段保護(hù)失去選擇性。經(jīng)由仿真分析， S、 2I 及 dgI 的關(guān)系如表 52 所示。 表 52 4K 點(diǎn)發(fā)生故障時(shí) S、 2I 與 dgI 的關(guān)系 S/MVA 2I /A dgI /A 1 1746 3 1764 5 1783 57 7 1801 80 8 1810 10 1828 11