適用于分布式電源的變頻式繼電保護(hù)研究

1.93萬字 39頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
近年來，人們對(duì)電力的需求和要求都隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而迅速增長(zhǎng)。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(jì)環(huán)保的優(yōu)勢(shì)得到一些發(fā)達(dá)國(guó)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(jī)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(huì)在在線路故障后自動(dòng)閉鎖，不能向故障點(diǎn)提供持續(xù)的穩(wěn)態(tài)故障電流，從而影響了保護(hù)裝置對(duì)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(hù)方法，使得分布式電源在故障后既能夠限流以保護(hù)器件，又能夠通過輸出的故障電流為保護(hù)裝置提供足夠的故障信息。該方法的實(shí)質(zhì)是：將等效于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的虛擬短路電流幅值調(diào)制到輸出頻率中去，保護(hù)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(jìn)而可以比照傳統(tǒng)繼電保護(hù)原理進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作判斷。
主要工作如下：
首先，對(duì)分布式電源的故障特性進(jìn)行分析，其中包括逆變器電源的運(yùn)行狀態(tài)、逆變器電源與同步發(fā)電機(jī)的對(duì)比分析、現(xiàn)有保護(hù)方案的設(shè)計(jì)和缺陷。
其次，提出變頻式繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)原理，并據(jù)此原理設(shè)計(jì)了可輸出變頻故障電流的逆變器電源和變頻式繼電保護(hù)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(hù)裝置可以將實(shí)測(cè)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(hù)。
最后，通過仿真算例驗(yàn)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(jī)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(hù)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(hù)體系。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng) 逆變器電源 故障特性 變頻控制