论文总字数：43315字

摘 要

随着社会经济的快速发展和传统能源的逐渐枯竭，能源结构正不断调整，分布式电源渐渐渗透到大电网中来。综合而言，分布式发电有诸多优点，但也给传统电网带来了新的挑战，特别是对配电网继电保护的影响尤为突出，要考虑到分布式电源的容量、类型、安装位置等多种因素的影响。

本文提出含DG配网的新的继电保护方案。文章从故障特征出发，计及DG特性提取了绝大多数故障电流幅值的普遍特征，本文称之为充分式特征。根据这一充分式特征，文章提出带制动量的电流幅值差动判据和电流比幅判据。在不对称故障条件下，文章提出正序电流比幅判据和负序电流比幅判据。计及过渡电阻影响，本文定性比较了相电流比幅判据、正序电流比幅判据以及负序电流比幅判据的灵敏性和稳定性。文章提出了计及电流变化的循环判据以减轻暂态电流和瞬时故障对判断结果的影响。综合考虑，文章提出了综合比幅判据，选择最佳子判据进行故障定位和判断。

对于一些综合比幅判据无法进行判断的故障类型，本文提出基于信号联络的后备保护方案，隔离DG后采用传统保护方式进行故障判断。文章最后结合simulink仿真算例，验证了理论分析的结论，证明新判据具有较强的抗采样同步误差性能和良好的适应性。

关键词：含DG配电网；充分式比幅判据；电流幅值保护；故障特征；继电保护

ABSTRACT

With the rapid development of social economy and gradual depletion of the traditional energy, the energy structure is constantly adjusted. Distributed generations (DG) gradually penetrate into the power grid. Generally speaking, distributed generation has many advantages, but it also brings new challenges to the traditional grid. The influence on relay protection of distribution network is particularly prominent. Many factors of distributed generation need to be considered in the process, such as the capacity, the type, the installation position and so on.

A new protection scheme for distribution networks with DG is proposed. This paper analyzes the general fault characteristic of current amplitude taking into consideration of DG capacity, which is called the “sufficient” characteristic. According to this so-called “sufficient” characteristic, the current amplitude differential criterion with braking capacity is established and this criterion is converted into current amplitude comparison criterion. For asymmetric fault, positive sequence current amplitude comparison criterion and negative sequence current amplitude comparison criterion are also put forward. And considering the influence of transition resistor, a qualitative comparison of sensitivity and stability among the phase current amplitude comparison criterion, the positive sequence current amplitude comparison and the negative sequence current amplitude comparison criterion is proposed. In addition, in order to avoid wrong judgment caused by current change with time, the work logic based on the cyclic judgment is proposed so as to increase the reliability of the criterion. A comprehensive comparison criterion is set up, and the program will automatically select the best sub criteria for fault location and judgment.

For some fault types that the amplitude criterion program can’t judge, the work logic based on the signal connection is expounded, which will isolate DG and use the backup protection scheme to deal with these fault types. Finally, the conclusion of the theoretical analysis is verified by Simulink simulation, which proves that the new criterion has high performance and excellent practicality.

Key words: distribution network with distributed generation; sufficient amplitude comparison criterion; current amplitude protection; fault characteristic; relay protection

目录

摘要……………………………………………………………………………………………………………………………………….. I

ABSTRACT…………………………………………………………………………………………………………………..II

目录…………………………………………………………………………………………………………………………....III

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 含DG配网保护研究现状 2

1.3 课题研究意义 3

1.4 本文主要研究难点 4

1.5 本文的主要工作 5

第二章 线路故障电流幅值充分式特征分析 6

2.1幅值差动与传统差动保护的区别 6

2.2分布式电源的分类及特点 7

2.2.1分布式电源的分类 7

2.2.2逆变型DG的特点 9

2.3配电网基本情况简介 10

2.4建立含DG配网的简化等效网络 11

2.5 提取故障电流幅值特征 12

2.5.1线路两端电流幅值会否相等 12

2.5.2 DG容量变化对电流幅值比的影响 14

2.6 本章小结 15

第三章 充分式幅值差动保护原理 16

3.1带制动量的幅值差动判据 16

3.2新判据系数整定原则 17

3.3 不对称故障序电流比幅判据 19

3.3.1 两相短路情况下电压关系分析 19

3.3.2 序电流比幅判据 21

3.3.3 正序电流比幅判据和相电流比幅判据的灵敏性比较分析 23

3.4建立综合比幅判据 25

3.5 本章小结 26

第四章 充分式比幅判据灵敏性影响因素研究 27

4.1计及过渡电阻影响的判据灵敏性研究 27

4.1.1分析过渡电阻影响下的电压关系 27

4.1.2 正序电流幅值判据与相电流幅值判据的灵敏度比较 30

4.1.3 负序电流比幅判据稳定性分析 31

4.2计及电流变化的循环判据 33

4.2.1 智能电子终端（IED）的应用 33

4.2.2 循环判据的工作原理 34

4.3基于智能信号联络的后备保护方案 37

4.4 本章小结 38

第五章 仿真算例 39

5.1 仿真模型及参数 39

5.2 仿真分析 40

5.2.1 三相金属性短路故障情况分析 40

5.2.2 两相金属性短路故障情况分析 42

5.2.2.1 短路电路波形简析 42

5.2.2.2 正序电流比幅判据灵敏度分析 43

5.2.3计及过渡电阻情况分析 45

5.2.4 循环判断工作逻辑分析 48

5.2.5 抗采样同步误差性能分析 51

5.3 本章小结 52

第六章 总结与展望 53

6.1 总结 53

6.2 展望 54

致 谢 55

参考文献 56

第一章 绪论

1.1引言

能源问题是当代各国都十分关注的问题。能源是人类生产生活的物质基础，能源的发展对推动社会进步和提高人民生活水平有着不可估量的作用。传统发电模式以火力发电为主，随着社会经济的快速发展，煤炭资源也逐渐减少，面临着枯竭的危险。有一些科学研究者悲观地认为石油资源最多可供人类使用近八十年，煤炭资源比石油资源略多，但也仅够人类使用一百年左右。虽然这些估测并不一定准确，但也在一定程度上表明了不可再生资源会随着时间流逝不断枯竭。为了地球生态的可持续发展，在不可再生资源枯竭之前，我们必须探求新的能源进行替代。

世界各国都在寻找新能源并调整能源结构方面做出了不懈的努力和尝试，我国也不例外。为了向世界兑现节能减排低碳环保的承诺，也为了规避能源枯竭危机，我国正逐步调整能源结构，降低煤炭石油等不可再生能源在我国能源结构中所占的比例。然而经济社会的快速发展又需要大量的能源投入，这种能源矛盾为分布式发电进入电网提供了机遇，分布式电源多采用可再生能源作为一次能源，对缓解世界能源危机有极大的意义。新能源发电和分布式电源接入电网对新技术有一定的要求，也需要政策环境和电力市场的大力支持。近年来，随着政策环境的改善和科学技术的进步，分布式电源正逐步渗透到传统电网中来，为经济社会的发展和人民生活水平的提高带来新的动力。

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