面向中低壓有源配網(wǎng)的繼電保護(hù)與緊急控制優(yōu)化策略研究.pdf

1、風(fēng)能具有分布廣泛、蘊(yùn)含量大、永不枯竭及無污染性等優(yōu)點(diǎn)，并且，在各類新能源開發(fā)中，風(fēng)力發(fā)電是技術(shù)相對成熟、成本較低并具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)利用條件的發(fā)電方式，圍繞風(fēng)電利用的相關(guān)研究已經(jīng)成為世界電氣工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。無論是集中式并網(wǎng)的大型風(fēng)電場還是以小型風(fēng)電分布式接入構(gòu)成的主動(dòng)式配網(wǎng)，在我國都得到了高速發(fā)展，相關(guān)學(xué)術(shù)研究也走在世界前列。然而，風(fēng)電在實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的同時(shí)，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。特別是近年來，由于風(fēng)電場保護(hù)/重合閘的整定失配，以及

2、風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力不足，造成規(guī)?；L(fēng)電機(jī)組連鎖脫網(wǎng)事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，引發(fā)了國內(nèi)相關(guān)政府機(jī)構(gòu)、工業(yè)界及學(xué)術(shù)界對如何提高風(fēng)電場在故障期間及故障后的穿越能力的廣泛關(guān)注及深刻思考。微網(wǎng)作為新能源利用的另外一種形式，因?yàn)樵试S分布式電源（DG）接入位置靈活、供電可靠性高、能源利用效率高等優(yōu)勢而廣受關(guān)注。但是，受制于其在保護(hù)控制策略方面的研究滯后，這種新形態(tài)電網(wǎng)的發(fā)展仍存在技術(shù)瓶頸。
　　實(shí)際上，大型風(fēng)電場可視為典型

3、的電源型中壓配網(wǎng)，而廣泛接入小型DG的微網(wǎng)是典型有源中低壓配網(wǎng)。近年來，在用戶電壓等級（低壓）側(cè)的微網(wǎng)也已經(jīng)呈現(xiàn)了很好的發(fā)展勢頭。但是，當(dāng)前的風(fēng)電場/微網(wǎng)的保護(hù)控制研究仍相對滯后，對其安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來潛在威脅。為此，本文圍繞風(fēng)電場/微網(wǎng)的繼電保護(hù)及緊急控制優(yōu)化策略開展研究，完成的主要工作歸納如下：
　　在分析現(xiàn)有風(fēng)電場保護(hù)在速動(dòng)性與選擇性方面存在不足的基礎(chǔ)上，提出了能保證集電線路保護(hù)與熔斷器、以及集電線路保護(hù)間完全選擇性的反時(shí)限過

4、電流保護(hù)判據(jù)以及相應(yīng)的保護(hù)方案。分別針對僅采集本間隔電流的傳統(tǒng)過電流保護(hù)、共享同一母線上各集電線路/進(jìn)線電流信息的站域保護(hù)、以及集電升壓站母線低壓側(cè)裝設(shè)TV三種不同場景，提出并驗(yàn)證了能夠同時(shí)保障保護(hù)選擇性與速動(dòng)性的反時(shí)限電流保護(hù)配置原則與整定方案。
　　通過研究風(fēng)電場集電線路單相接地故障特性，提出了基于D-S證據(jù)理論的集電線路綜合故障選線方案，該方案針對特定電網(wǎng)選取三種具有代表性的故障選線判據(jù)，以不同判據(jù)在特定系統(tǒng)下的選線成功率為

5、依據(jù)，對不同選線判據(jù)的權(quán)重進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，凸顯正判率高的判據(jù)在辨識(shí)中的主導(dǎo)作用，提升對故障集電線路的準(zhǔn)確辨識(shí)能力。提出了風(fēng)電場集電線路從系統(tǒng)側(cè)開斷單相故障后風(fēng)電機(jī)組帶分布參數(shù)線路的諧振模型，揭示了風(fēng)機(jī)機(jī)端會(huì)在此場景下過電壓的機(jī)理，提出了基于機(jī)側(cè)安裝斷路器的風(fēng)電場單相故障隔離策略以及基于風(fēng)機(jī)平緩?fù)顺龅娘L(fēng)電場單相故障隔離策略，有效避免了在隔離故障過程中風(fēng)機(jī)機(jī)端的過電壓問題。
　　在考慮低壓微網(wǎng)實(shí)際拓?fù)浜瓦\(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了與之相適應(yīng)

6、的有限選擇性微網(wǎng)分區(qū)保護(hù)方案。該方案采用低電壓保護(hù)作為啟動(dòng)判據(jù)，采用正序突變量作為方向保護(hù)判據(jù)，能夠適應(yīng)各種故障類型和特殊運(yùn)行工況，滿足保護(hù)靈敏性和可靠性的要求。
　　從保障系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的角度分析了風(fēng)電場聯(lián)絡(luò)線重合閘的相關(guān)特性，作為適應(yīng)風(fēng)電場送出聯(lián)絡(luò)線重合閘要求的風(fēng)電場緊急控制策略的設(shè)計(jì)依據(jù)。提出了孤島風(fēng)電場最小切機(jī)量求取方法，并基于風(fēng)電場內(nèi)各風(fēng)機(jī)的頻率暫態(tài)生存性研究提出了風(fēng)電場非計(jì)劃孤島主動(dòng)切機(jī)緊急控制策略。所提策略能夠適應(yīng)風(fēng)電