适用于分布式电源的变频式继电保护研究.doc

适用于分布式电源的变频式继电保护研究

1.93万字 39页 原创作品，已通过查重系统


摘要
近年来，人们对电力的需求和要求都随着经济的发展而迅速增长。为解决电力系统众多问题，含分布式电源的微电网以其高能源利用率、经济环保的优势得到一些发达国家的亲睐。其中，分布式电源又主要以由电力电子元件构建的逆变型电源的形式，更多地接入电网中。然而，和传统电源---同步发电机相比，逆变型分布式电源有着明显区别于传统电源的故障特性。由于逆变器电源不男受很大的故障电流，功率开关器件通常会在在线路故障后自动闭锁，不能向故障点提供持续的稳态故障电流，从而影响了保护装置对故障线路的选择。
基于此，本文研究了逆变型分布式电源的故障特性，并提出了变频式继电保护方法，使得分布式电源在故障后既能够限流以保护器件，又能够通过输出的故障电流为保护装置提供足够的故障信息。该方法的实质是：将等效于旋转电机的虚拟短路电流幅值调制到输出频率中去，保护装置再通过解调得到反映故障信息的虚拟故障电流幅值，进而可以比照传统继电保护原理进行保护动作判断。
主要工作如下：
首先，对分布式电源的故障特性进行分析，其中包括逆变器电源的运行状态、逆变器电源与同步发电机的对比分析、现有保护方案的设计和缺陷。
其次，提出变频式继电保护实现原理，并据此原理设计了可输出变频故障电流的逆变器电源和变频式继电保护装置。逆变器电源可以将故障后的短路电流转化为幅值固定而频率变化的输出电流。保护装置可以将实测电流转化为频率固定而幅值可以很高的虚拟短路电流，可用于传统过流保护。
最后，通过仿真算例验证：逆变器电源经变频控制后，在相同线路条件下，其虚拟短路电流和旋转电机电源的短路电流在数值上是相等的。
本文提出的变频式方法是在原有控制器和保护装置的基础上，增加了调制功能和解调功能，不仅解决了输出电流受限、故障信息不足的问题，而且兼容于现有的继电保护体系。

关键词：微电网 逆变器电源 故障特性 变频控制