適用于分布式電源的變頻式繼電保護研究

1.93萬字 39頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
近年來，人們對電力的需求和要求都隨著經(jīng)濟的發(fā)展而迅速增長。為解決電力系統(tǒng)眾多問題，含分布式電源的微電網(wǎng)以其高能源利用率、經(jīng)濟環(huán)保的優(yōu)勢得到一些發(fā)達國家的親睞。其中，分布式電源又主要以由電力電子元件構(gòu)建的逆變型電源的形式，更多地接入電網(wǎng)中。然而，和傳統(tǒng)電源---同步發(fā)電機相比，逆變型分布式電源有著明顯區(qū)別于傳統(tǒng)電源的故障特性。由于逆變器電源不男受很大的故障電流，功率開關(guān)器件通常會在在線路故障后自動閉鎖，不能向故障點提供持續(xù)的穩(wěn)態(tài)故障電流，從而影響了保護裝置對故障線路的選擇。
基于此，本文研究了逆變型分布式電源的故障特性，并提出了變頻式繼電保護方法，使得分布式電源在故障后既能夠限流以保護器件，又能夠通過輸出的故障電流為保護裝置提供足夠的故障信息。該方法的實質(zhì)是：將等效于旋轉(zhuǎn)電機的虛擬短路電流幅值調(diào)制到輸出頻率中去，保護裝置再通過解調(diào)得到反映故障信息的虛擬故障電流幅值，進而可以比照傳統(tǒng)繼電保護原理進行保護動作判斷。
主要工作如下：
首先，對分布式電源的故障特性進行分析，其中包括逆變器電源的運行狀態(tài)、逆變器電源與同步發(fā)電機的對比分析、現(xiàn)有保護方案的設(shè)計和缺陷。
其次，提出變頻式繼電保護實現(xiàn)原理，并據(jù)此原理設(shè)計了可輸出變頻故障電流的逆變器電源和變頻式繼電保護裝置。逆變器電源可以將故障后的短路電流轉(zhuǎn)化為幅值固定而頻率變化的輸出電流。保護裝置可以將實測電流轉(zhuǎn)化為頻率固定而幅值可以很高的虛擬短路電流，可用于傳統(tǒng)過流保護。
最后，通過仿真算例驗證：逆變器電源經(jīng)變頻控制后，在相同線路條件下，其虛擬短路電流和旋轉(zhuǎn)電機電源的短路電流在數(shù)值上是相等的。
本文提出的變頻式方法是在原有控制器和保護裝置的基礎(chǔ)上，增加了調(diào)制功能和解調(diào)功能，不僅解決了輸出電流受限、故障信息不足的問題，而且兼容于現(xiàn)有的繼電保護體系。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng) 逆變器電源 故障特性 變頻控制