【正文】 承諾內(nèi)容： 本畢業(yè)論文是本人在導(dǎo)師田有文老師指導(dǎo)下獨立完成的，沒有抄襲他人成果，對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。在此向?qū)熖镉形母苯淌谥乱晕易钫\摯的謝意！ 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）承諾書 論文（設(shè)計）題目 不同分布式電源位置對電流保護(hù)的影響分析 完成人姓名 田凌洋 專業(yè) 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師姓名 田有文 職稱 副教授 本畢業(yè)論文（設(shè)計）的創(chuàng)新點： 本文主要研究分析了不同分布式電源位置對電流保護(hù)影響，有以下創(chuàng)新點： 通過對分布式電源接入后的系統(tǒng)的等效 ,根據(jù)電流保護(hù)的原理 ,忽略經(jīng)濟(jì)因素和地理因素等 ,進(jìn)行定量的理論推導(dǎo)和分析計算 ,基于分布式電源接入配電網(wǎng)后其繼電保護(hù)能可靠動作 ,確定配網(wǎng)系統(tǒng)接入單個后多個分布式電源容量范圍。導(dǎo)師在論文的選題、試驗設(shè)計及研究內(nèi)容方面都對我進(jìn)行了嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)。通過研究分布式電源并網(wǎng)位置對保護(hù)的影響規(guī)律 ,提出了對保護(hù)影響最小的并網(wǎng)次序方案 ,為配電網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)和為其引入分布式電源提供理論指導(dǎo)和參考方案。 不同分布式電源位置對電流保護(hù)的影響分析 20 4 總結(jié) 本文是在對配網(wǎng)分布式電源接入位置問題對配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響分析是基于系統(tǒng) 故障時 ,短路電流不引起保護(hù)誤動和拒動的前提下 ,確保保護(hù)的選擇性和可靠性的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。其次要綜合考慮 1?M 個 DG 接入時帶給系統(tǒng)保護(hù)的影響最小。 當(dāng) N( 2?N )個 DG 接入系統(tǒng)時 ,按照同樣的原理分析 ,可認(rèn)為是 N 個 DG 的保護(hù)支路電流影響因子函數(shù)二次曲線的疊加 ,其并網(wǎng)方案 是 : (1)首先要對 N個 DG 容量的大小進(jìn)行排序 ,根據(jù)前面分析 ,DG應(yīng)該在系統(tǒng)總阻抗中點向兩側(cè)按其容量由小到大次序接入 ,使其對系統(tǒng)保護(hù)影響最小化；如果并網(wǎng)位置在靠近系統(tǒng)側(cè)或者負(fù)荷側(cè) ,首先將容量較大的分布式電源并網(wǎng) ,如果并網(wǎng)位置在靠近系統(tǒng)阻抗沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 中點時 ,首先考慮將容量較小的分布式電源并網(wǎng)。故在系統(tǒng)有兩個分布式電源接入時并網(wǎng)方案是 : (l)首先要確定兩個分布式電源容量的大小 ,從系統(tǒng)總阻抗中點處到系統(tǒng)電源側(cè) ,接入 DG 的容量從小到大排列時 ,對系統(tǒng)保護(hù)的影響最??；從系統(tǒng)總阻抗中點處到負(fù)荷側(cè) ,接入 DG 的容量也是從小 到大排列時 ,對系統(tǒng)保護(hù)的影響最?。蝗绻⒕W(wǎng)位置在靠近系統(tǒng)側(cè)或者負(fù)荷側(cè) ,首先將容量較大的分布式電源并網(wǎng) ,如果并網(wǎng)位置在靠近系統(tǒng)阻抗中點時 ,首先考慮將容量較小的分布式電源并網(wǎng)。SI 達(dá)到極小值 ,保護(hù)的靈敏度最小 ,DG2 對系統(tǒng)保護(hù)支路電流的影響最大。** DGLSDLSDDGSDS XXXXXXXZ ZI ????? ? (310) 綜合上述各個阻抗的關(guān)系 ,考慮到 DGI 接入前系統(tǒng)的全阻抗為 11* DKSDL XXX ??,經(jīng)化簡上述變?yōu)?: ???????? ??? 1 12211 11* *1 DG DKSDDG DKSDLS X XXX XXXI ?(311) 不同分布式電源位置對電流保護(hù)的影響分析 18 圖 35 多 DG 接入時下游發(fā)生三相短路故障時等值電路圖 根據(jù)已知 ,這里的保護(hù)分支電流的影響因子函數(shù)為： 2122111S D 1 1XfDGDKSDDGDK X XXX X ??? (312) 式 (312)表明 ,當(dāng)兩個分布式電源接入時 ,系統(tǒng)保護(hù)支路故障電流的影響因子函數(shù)可以近似得看成兩條二次曲線的疊加 ,第一項為 DG1在原來系統(tǒng)中移動時對電流的影響 ,第二項為 DG2 在新系統(tǒng)中移動對電流的影響。 SDSDDGSDDGDGSDDGk XXXXXXXXZ ??????? ,其中 21 ??、 分別為 DGDG2 接入系統(tǒng)后系統(tǒng)支路的電流分支系數(shù)。根據(jù)多端口網(wǎng)絡(luò)阻抗合成原理 ,從 短 路 點 來 看 ,k 的 自 阻 抗 為 222kk // SDDGDK XXXZ ?? , 39。 多個分布式電源并網(wǎng)位置問題和并網(wǎng)次序方案的研究 如圖 33 當(dāng) DG DG2 同 時接入系統(tǒng)時 ,D 母線出口處發(fā)生三相短路故障時系統(tǒng)的等值電路圖如圖 35 所示。同時 ,如果 DG 的容量變大 ,根據(jù)分布式電源自身的短路阻抗的計算方法可知 ,其短路阻抗將變小 ,使得函數(shù) f 的最大值變大 ,進(jìn)而保護(hù)支路感受的故障電流進(jìn)一步變小 ,靈敏度相對更低。LX處向兩側(cè)移動時 ,保護(hù)支路感受到的故障電路變化率呈遞增狀態(tài)。 在 2*LSD XX ?處 ,人達(dá)到極小值 , I? 此時取最大值 ,對系統(tǒng)支路短路電流的影響最沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 大，保護(hù)的靈敏度最小。 ?SDXf,即 2*LSD XX ?時 ,函數(shù) f 取最大值 ,f 的斜率最小 ,即 DGI 位置移動時保護(hù)感受到電流變化率最小。*1 (37) 圖 34 單 DG 接入時下游發(fā)生三相短路故障等值電路圖 定義 DG1 對保護(hù)分支電流的影響因子函數(shù)為 ? ? 12DKX,f DG SDLSDSD X XXXX ???? (38) 對 SDX 求偏導(dǎo) ,得出反映保護(hù)支路電流的變化率為 : 139。令分布式電源接入前的系統(tǒng)總阻抗為*LX,其值為 DKSDL XXX ??* (36) 已知： DGSDDKSDLDGDKSDLDSSXXXXXXXXXXEI???????? 2139?？傊?,當(dāng)系統(tǒng)接入多個分布式電源時 ,在所有的 DG 下游故障時 ,由于故障電流的增加 ,保護(hù)可能誤動 ,保護(hù)的靈敏度增加 ,當(dāng)在 DG 的上游故障時 ,每相鄰兩個保護(hù)的配合性可能無法保證 ,影響保護(hù)選擇性的關(guān)鍵因素在于分布式電源貢獻(xiàn)的故障電流的大小。 當(dāng)分布式電源上游發(fā)生故障 (如圖 33 中 K點發(fā)生故障 )時 ,保護(hù) 4應(yīng)動作 ,理論上保護(hù) 3不會誤動作 ,但是分布式電源一直為故障點提供故障電流 ,對保護(hù) 4重合閘產(chǎn)生嚴(yán)重影響。 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 系統(tǒng)接入多個分布式電源的影響分析 圖 33 含多個分布式電源的系統(tǒng)分析圖 當(dāng)系統(tǒng)同時接入兩個分布式電源時 (如圖 33 所示 ,同時接入 DG DG2),系統(tǒng)故障時傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)的保護(hù)又會受到怎么樣的挑戰(zhàn) ,下面將進(jìn)行仔細(xì)分析。如果允許孤島允許 ,DGI 跟其下游負(fù)荷功率平衡 ,可以在母線 B 反方向出口處再加裝一個方向繼電器 ,在氣點故障時 ,保護(hù)動作切除故障 ,DGI 與下游負(fù)荷形成孤島運(yùn)行模。 分布式電源上游故障的情況分析 如圖 31 所示 ,系統(tǒng)只接入 DGI 時 ,當(dāng)分布式電源上游發(fā)生故障時 (如圖 31 中 4K 點發(fā)生故障 ),保護(hù) 3 沒有感受到故障電流 ,但是流過保護(hù) 4 短路電流的會使保護(hù)動作切除故障 ,DGI 可以和下游負(fù)荷形成孤島運(yùn)行 ,但是 B 母線與故障點 4K 之間沒有保護(hù) ,DG1 始終會給故障點提供短路電流。例如如果 1K 故障 ,相比 2K 故障而言 ,由于 DG 接入點到故障點的阻抗 LX 變大 ,其他阻抗不變 ,進(jìn)而 n 變小 ,使電流變量 I? 變大 ,從而使系統(tǒng)支路電流變得更小 ,起保護(hù)范圍及靈敏度會進(jìn)一步縮小。由于保護(hù)范圍的縮小有可能使其限時電流速斷保護(hù)不能作為下一條線路的后備保護(hù)。根據(jù)短路電流分配機(jī)制原理 ,系統(tǒng)支路電流變化量 I? 為正數(shù) ,流過的故障電流將小于不接 DG 時的故障電流。故分布式電源容量的大小對含分布式電源的配網(wǎng)的電流保護(hù)的選擇性、靈敏性及可靠性起關(guān)鍵性的作用。由第二章的反時限過流保護(hù)的原理可知 ,如果隨著分布式電源容量的增加 ,流過保護(hù) 2 的故障電流就越來越大 ,保護(hù) 1 的動作時間不同分布式電源位置對電流保護(hù)的影響分析 14 就越來越小 ,從而保護(hù) 2 過流保護(hù)的動作時間間隔就越來越小 ,考慮到每一個繼電器的固有動作時間不可能完全相同 ,所以保護(hù) 2 存在因故障電流增大而誤動的可能性。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)為了簡化保護(hù)配置 ,在電流保護(hù)方面一般設(shè)置電流速斷保護(hù)和過流保護(hù)。由于分布式電源對其的助增作用 ,保護(hù) 2 的故障電流過大會使其保護(hù)范圍擴(kuò)大 ,超過下一段保護(hù)的限時電流速斷范圍 ,導(dǎo)致保護(hù)失去選擇性。 (2)對于保護(hù) 3 的限時電流速斷保護(hù)影響分析。39。如圖 32 所示 ,當(dāng)瓦點發(fā)生故障 ,保護(hù) 3 短路電流能否大于 10%,可以根據(jù) SII %10k ?? 來確定 ,如果滿足則認(rèn)為 DGI的接入對其電流速斷保護(hù)無影響。2 LSSLDGLDGDGSLSL XXX XXXXX XXXX ?????????? 111 (31) 根據(jù)電流速斷保護(hù)的整定原理可知 ,在進(jìn)行電流速斷整定計算時 ,系統(tǒng)的電氣元件都按照純電抗進(jìn)行等效 計算 ,且取在系統(tǒng)最大允運(yùn)行方式下的三相短路電流來整定 ,加上引入的可靠系數(shù) ~ ?K ,故整定計算值是偏大的 ,而實際系統(tǒng)中保護(hù)范圍就相對偏小。2k III S ?? ,流過其 DGI 下游保護(hù)的故障電流增量 kI? 為： SdgSSSk IIIIII ?????? 39。在 DG1 未接入前 ,流過保護(hù) 3 的故障電流為LSLSS XXXXEI ???? 1s ,接入 DGI 后保護(hù) 3 流過的故障電流假設(shè)為 2kI ,其大小為 39。如果是 2k 點故障時 ,保護(hù) 3 與保護(hù) 2 之間也會存在類似的問題。由于 DG1 也會產(chǎn)生故障電流 ,根據(jù)其短路電流分配機(jī)制的研究 ,對保護(hù) 3 的有助增作用 ,故流過它們的故障電流會增大 ,理論上提高了保護(hù) 3 的靈敏度 ,保護(hù) 1 會先于保護(hù)動作切除故障。提出基于對保護(hù)影響最小情況下的最佳并網(wǎng)次序方案 ,為保護(hù)定值整定和分布式電源接入配網(wǎng)的設(shè)計規(guī)劃提供一定的理論支撐。本節(jié)著重分析不同位置引入分布式電源后對其過流保護(hù)的影響。當(dāng)分布式電源接入后 ,其系統(tǒng)的潮流大小、流向和分布都將發(fā)生改變 ,傳統(tǒng)配網(wǎng)中的繼電保護(hù)和自動重合閘有可能要做出相應(yīng)的調(diào)整 ,否則分布式電源會使配網(wǎng)系統(tǒng)無法快速地、準(zhǔn)確地切除故障 ,進(jìn)而影響電網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因為這些線路都裝設(shè)了比較完善的保護(hù)裝置 ,所以第一次有選擇性的切除故障的延時是系統(tǒng)運(yùn)行所允許的 ,這樣后加速保護(hù)就可以更快地切除永久性故障。其缺點是 :l)每個斷路器都得需要裝設(shè)一套重合閘 ,接線不見復(fù)雜； 2)第一次切除故障是帶一定時限的。后加速保護(hù)也有其優(yōu)缺點 ,其優(yōu)點是 :1)第一次又選擇性地切除故障 ,不會擴(kuò)大停電范圍； 2)保證了永久性故障能瞬時切除 ,并仍然是有選擇性的； 3)和前加速保護(hù)相比 ,使用中不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的。 ② 重合閘后加速保護(hù) 所謂重合閘后加速保護(hù)就是指當(dāng)線路第一次故障時 ,保護(hù)有選擇性地動作 ,然后進(jìn)行重合 ,一般稱其為“后加速”。它的缺點是斷路器的工作條件惡劣 ,動作次數(shù)較多 ,若重合于永久性故障時 ,切除時間較長 ,可能對系統(tǒng)造成二次沖擊 [2627],一旦重合閘裝置拒動 ,則停電范圍有可能擴(kuò)大。這種保護(hù)動作方式能夠快速地切除故障 ,使瞬時性故障來不及發(fā)展為永久性故障 ,從而能夠提高重合閘的成功率。當(dāng)線路上發(fā)生故障時 ,為了能夠加速地切除故障 ,要求靠近電源側(cè)的保護(hù)無選擇性地瞬時動作以切除故障。為了能夠盡量利用重合閘所提供的條件來加速切除故障 ,繼電保護(hù)能滿足配合性的情況下 ,一般 采用兩種方式來實現(xiàn) ,即重合閘前加速保護(hù)和重合閘后加速保護(hù)。由于架空線路的故障具備上述性質(zhì) ,且永久性故障占一般為 10%左右 ,在繼電保護(hù)裝置動作切除故障后 ,電弧將自動熄滅 ,絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動恢復(fù) ,為此 ,電力系統(tǒng)中采用了自動重合閘裝置 (AR),即不同分布式電源位置對電流保護(hù)的影響分析 10 斷路器跳閘后 ,能夠自動將斷路器重新合閘的裝置。而永久性故障是由于線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞等引起的故障。 (5)自動重合閘 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗表明 ,架空線路的故障大都是瞬時性故障 ,在線路被繼電保護(hù)迅速斷開以、電弧熄滅后 ,故障點