光伏并网对配电网继电保护的影响研究

【摘要】：随着煤、石油、天然气等不可再生能源的匮乏，世界各国纷纷将目光转向可再生能源的开发和利用。光伏发电因安全无污染、无噪声、结构简单等优点备受重视，但光伏系统并网将对配电网保护产生两个方面的影响：一是光伏并网电量与配电网电量不匹配时，会对配电网电能质量造成影响；二是光伏系统并入配电网后会对故障电流造成影响。针对以上问题，本文主要研究以下几方面的内容： 1.在分析本课题的研究背景、意义及研究现状的基础上，阐述了光伏发电系统的原理、类型及整体结构，对并网型光伏系统的光伏电池、控制器和逆变器进行了研究，并提出了光伏系统并网对配电网继电保护影响的关键问题。 2.分析了光伏系统并网逆变器的种类、结构及工作原理，详细研究了并网逆变器前级BOOST电路，推导出一种自适应扰动观察算法，改善了常规扰动观察法跟踪速度慢、稳定性低的缺点；研究了并网逆变器后级单相逆变电路，改进了传统滞环电流自适应跟踪控制策略，解决了逆变电路开关频率高的问题；通过Matlab/simulink仿真验证了以上两种方法的正确性。 3.通过Matlab仿真软件对含光伏系统的配电网进行了仿真分析，研究了光伏发电系统接入位置及并网容量对配电网短路电流的影响。 4.提出了含单个或多个光伏系统配电网分区保护的新方案:在原有电流保护的基础上增加纵联保护并灵活运用自动重合闸装置对配电网保护；利用纵联保护的故障定位及隔离算法，实现配电网故障时对纵联保护区域内含故障点的小区域迅速定位并切除故障；利用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件，建立了含分布式电源的配电网仿真模型，通过仿真验证了配电网保护新方案的可行性。 通过对光伏系统及其对配电网保护的影响研究，实现了光伏系统单位功率并网，减小了光伏并网对配电网电能质量的影响；提出的新型分区保护方案能够快速、精确地切除故障，减小了停电范围，提高了供电可靠性。 【关键词】：光伏发电并网 三态滞环自适应控制 分区保护 定位隔离算法
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TM77
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 国内外光伏并网对配电网继电保护的影响研究现状9-13
• 1.2.1 光伏发电发展概况9-11
• 1.2.2 含光伏系统配电网继电保护研究现状11-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 第二章 光伏发电并网及关键性问题14-20
• 2.1 光伏发电系统类型及整体结构14-16
• 2.1.1 独立型光伏发电系统14-15
• 2.1.2 并网型光伏发电系统15-16
• 2.2 并网型光伏发电系统的组成16-19
• 2.2.1 光伏电池16-18
• 2.2.2 并网控制器18-19
• 2.2.3 并网逆变器19
• 2.3 光伏并网对配电网继电保护影响的关键问题19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 光伏并网逆变器的研究20-41
• 3.1 光伏并网逆变器的种类20-22
• 3.2 光伏并网逆变器的结构及工作原理22-24
• 3.2.1 前级 BOOST 电路的工作原理22-24
• 3.2.2 后级 DC/AC 逆变电路的工作原理24
• 3.3 光伏电池最大功率跟踪技术的研究24-29
• 3.3.1 最大功率跟踪技术25-26
• 3.3.2 新型自适应扰动观察法26-29
• 3.4 光伏并网控制策略的研究29-33
• 3.4.1 光伏并网控制策略29-30
• 3.4.2 新型三态滞环电流自适应跟踪控制30-33
• 3.5 光伏发电并网逆变器控制仿真验证33-40
• 3.5.1 新型自适应扰动观察法仿真验证33-38
• 3.5.2 三态自适应滞环控制策略仿真验证38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 光伏并网对配电网继电保护的影响研究41-57
• 4.1 配电网继电保护41
• 4.2 配电网继电保护原理41-45
• 4.2.1 电流速断保护42-43
• 4.2.2 限时电流速断保护43-44
• 4.2.3 定时限过电流保护44
• 4.2.4 自动重合闸装置44-45
• 4.3 光伏发电并网对配电网继电保护的影响45-56
• 4.3.1 光伏发电系统并网对相邻馈线保护影响45-48
• 4.3.2 光伏发电系统并网对本馈线保护的影响48-52
• 4.3.3 不同容量光伏发电系统并网对继电保护的影响52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 含光伏并网配电网保护新方案及仿真分析57-66
• 5.1 单个光伏电源接入时的保护方案57-58
• 5.1.1 对本馈线区域57-58
• 5.1.2 对相邻馈线区域58
• 5.2 多个光伏电源接入时的保护方案58-59
• 5.3 分区纵联保护算法59-63
• 5.3.1 含单个光伏发电系统的纵联保护算法59-61
• 5.3.2 含多个光伏发电系统的纵联保护算法61-63
• 5.4 新保护方案仿真验证63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士期间参加的课题与发表的论文73

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