【摘要】：近年來全球范圍內(nèi)由極端災(zāi)害引起的大停電事故頻繁發(fā)生,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、居民生活甚至國(guó)家能源安全造成了嚴(yán)重的影響,因此提高配電網(wǎng)在大停電事故后的恢復(fù)能力具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。在極端災(zāi)害造成的大面積停電事故中,輸電系統(tǒng)往往由于其設(shè)備元件受到物理性破壞而無法及時(shí)為配電網(wǎng)送電,此時(shí)可利用配電網(wǎng)內(nèi)的微電網(wǎng)等本地電源為失電區(qū)域的重要負(fù)荷恢復(fù)供電。然而,由于微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源的容量及應(yīng)對(duì)擾動(dòng)的能力有限,因恢復(fù)操作引發(fā)的暫態(tài)過程可能會(huì)造成分布式電源退出運(yùn)行或系統(tǒng)失穩(wěn)從而導(dǎo)致恢復(fù)失敗。因此,本文對(duì)故障恢復(fù)中分布式電源的暫態(tài)特性進(jìn)行了重點(diǎn)研究,并提出了考慮分布式電源暫態(tài)特性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法,研究?jī)?nèi)容如下:首先,根據(jù)同步機(jī)接口的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、逆變器接口的微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理,在PSCAD中搭建了這三種分布式電源的暫態(tài)模型。建立的模型能較好地反映這些分布式電源的暫態(tài)特性,作為后續(xù)研究的模型基礎(chǔ)。其次,對(duì)上述三種不同類型的分布式電源在恢復(fù)過程中的暫態(tài)特性進(jìn)行了仿真研究并分析了暫態(tài)表現(xiàn)對(duì)恢復(fù)的影響。仿真分析可知,由于分布式電源容量和慣性相對(duì)較小,在恢復(fù)過程中大負(fù)荷接入可能引起明顯的電壓、頻率波動(dòng)從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失速甚至系統(tǒng)失穩(wěn);空載變壓器投入產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流可能導(dǎo)致分布式電源逆變器的過流保護(hù)動(dòng)作引起保護(hù)跳閘導(dǎo)致分布式電源退出運(yùn)行。以上分布式電源暫態(tài)特性的分析結(jié)果為提取可嵌入故障恢復(fù)優(yōu)化決策模型中的暫態(tài)約束提供了理論分析基礎(chǔ)。最后,本文結(jié)合分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和保護(hù)設(shè)定的要求,對(duì)含有多個(gè)分布式電源的微電網(wǎng)在故障恢復(fù)中的可用性進(jìn)行評(píng)估,并將分布式電源的暫態(tài)特性表示為可嵌入優(yōu)化模型的暫態(tài)解析約束,以最大化關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)量和最小化網(wǎng)損為目標(biāo)建立含暫態(tài)約束的故障恢復(fù)模型。利用提出的含分布式電源的故障恢復(fù)方法,以改進(jìn)的32節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)為算例進(jìn)行仿真,生成利用微網(wǎng)進(jìn)行恢復(fù)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案,并通過在PSCAD里進(jìn)行恢復(fù)方案的暫態(tài)校驗(yàn),驗(yàn)證了文章提出的故障恢復(fù)方案的可行性。
[Abstract]:In recent years, major power outages caused by extreme disasters have occurred frequently in the world, which have had a serious impact on industrial production, residents' lives and even national energy security. Therefore, it has important economic and social value to improve the recovery ability of distribution network after blackout. In the large-scale blackouts caused by extreme disasters, the transmission system is often unable to send electricity to the distribution network in time due to the physical destruction of its equipment components. In this case, local power sources, such as microgrid in distribution network, can be used to restore power supply to important load in power loss area. However, because of the limited capacity of the distributed generation and the ability to deal with the disturbance, the transient process caused by the recovery operation may lead to the withdrawal of the distributed power supply from operation or the instability of the system, which may lead to the recovery failure. Therefore, this paper focuses on the transient characteristics of distributed power generation in fault recovery, and proposes a fault recovery method for distribution network considering the transient characteristics of distributed power supply. The research contents are as follows: first of all, According to the working principle of the gas generator set with synchronous machine interface, the micro gas turbine generation system with inverter interface and the storage energy system of battery, the transient models of these three distributed power sources are built in PSCAD. The established model can well reflect the transient characteristics of these distributed power sources and serve as the basis for further research. Secondly, the transient characteristics of the three different types of distributed power supply are simulated and the effect of transient performance on recovery is analyzed. Simulation analysis shows that because of the relatively small capacity and inertia of distributed power supply, large load access during recovery may cause obvious voltage, frequency fluctuation and lead to generator stall or even system instability. The inrush current generated by the no-load transformer may lead to the protection tripping of the distributed power inverter, which may lead to the withdrawal of the distributed power supply from operation. The above results provide a theoretical basis for extracting the transient constraints in the embedded fault recovery optimal decision model. Finally, this paper evaluates the availability of microgrid with multiple distributed power sources in fault recovery by combining with the standard of grid connection and the requirements of protection settings. The transient characteristics of distributed generation are expressed as the transient analytical constraints of the embedded optimization model, and the fault recovery model with transient constraints is established with the aim of maximizing critical load recovery and minimizing network losses. Using the proposed fault recovery method with distributed power supply, the improved 32-node network is used as an example to simulate the fault recovery scheme of distribution network, which is restored by microgrid, and the transient calibration of the recovery scheme is carried out in PSCAD. The feasibility of the proposed fault recovery scheme is verified.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM732

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本文編號(hào)：2237003