隨著經(jīng)濟的發(fā)展和供電需求越來越大,交流配電網(wǎng)面臨著供電容量不足、電能質(zhì)量逐漸無法滿足電網(wǎng)要求、線路走廊緊張等一系列問題。與此同時,直流技術(shù)的快速發(fā)展為配電系統(tǒng)提供了一個嶄新的思路。而且,特高壓直流輸電的廣泛應用為直流配電網(wǎng)的發(fā)展提供了一定的借鑒。因此,直流配電網(wǎng)成為國內(nèi)外學者研究的熱點。然而,直流配電技術(shù)尚未完全成熟,由于受到電力電子器件的限制,其可靠性相比于交流系統(tǒng)還略有不足。因此,本文以交直流混合配電網(wǎng)為構(gòu)架,通過研究直流配電網(wǎng)的故障特性和含分布式電源的交流配網(wǎng)的故障特征,建立了一套含分布式電源的交直流混合配電網(wǎng)保護方案。首先根據(jù)相應的準則和數(shù)學模型在PSCAD上搭建了直流配電網(wǎng)仿真模型,在此基礎上搭建了含分布式電源的交直流混合配電網(wǎng)仿真模型。然后,分析了直流配電網(wǎng)單極接地故障和極間故障的故障特征,根據(jù)故障特征和直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)提出了一種基于電流差動的保護方案。并且分析了分布式電源對交流配電網(wǎng)保護協(xié)調(diào)性的影響,提出了一種反時限的過電流自適應保護方案。最后,在PSCAD中對所搭建的仿真模型和保護方案進行了仿真驗證。仿真結(jié)果表明所提出的保護方案行之有效。
【學位單位】：山東科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM72
【部分圖文】：

這三種拓撲結(jié)構(gòu)在供電可靠性、控制保護策略實現(xiàn)的難易程度以及投資運行成本逡逑等方面各不相同，需要根據(jù)實際的運行情況來選擇適當?shù)耐負浣Y(jié)構(gòu)［３７］。逡逑在輻射型直流配電網(wǎng)中，各發(fā)電單元和負載同直流母線的連接如圖２．１所示。逡逑在直流配電網(wǎng)中一般都裝有儲能裝置來維持母線電壓的穩(wěn)定性，其通過ＤＣ／ＤＣ逡逑換流器實現(xiàn)與配電網(wǎng)之間的功率交換。輻射型直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對簡單，其控制逡逑策略和保護方案比較容易實現(xiàn)，但在供電可靠性上略顯不足。逡逑風機［ ＡＣ／ＤＣ邋－邋ＤＣ／ＤＣ邋－——ＤＣ／ＤＣ邋邐邋Ｊ馨逡逑￥uv邋｜￣￣１邋ＡＣ／ＤＣ邋１邐邐１邋｜｜逡逑「栜］邐邐邋—￣邋ＤＣ／ＤＣ邋邐１邋儲能逡逑一｜邋ＤＣ／ＤＣ邋｜邐邐邋邐逡逑圖２．１轄射型直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒａｄｉａｌ邋ＤＣ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑兩端供電型直流配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖２．２所示，直流配電網(wǎng)通過ＤＣ／ＡＣ變換逡逑器分別與兩側(cè)的交流系統(tǒng)連接，兩端的交流系統(tǒng)同時向直流配電網(wǎng)供電，以此可逡逑顯著提高供電的可靠性，但控制策略和保護方案比較復雜，不易實現(xiàn)。逡逑６逡逑

由于故障點、大地和電源之間構(gòu)成回路，所以故障處會流過較大的短路電流。這逡逑種接地方式的優(yōu)點是便于檢測故障，但由于故障電流較大會對電力設備造成損逡逑害，所以對于故障的切除時間提出了更高的要求。ＩＴ接地方式如圖２．４邋（ｂ）所逡逑示，接地點經(jīng)大電阻ｉ？與某一極（圖中為正極）連接。若采用這種接地方式，逡逑在發(fā)生單極接地短路故障后，負荷可以在一定時間內(nèi)繼續(xù)運行，不會對電力設備逡逑造成較大的損害，但是為故障檢測帶來一定的困難。逡逑在本文中為了方便檢測故障電流的大小，選用ＴＮ－Ｓ接地方式。逡逑＋逡逑＋邋邐邐邐逡逑＝＝邐邐ＰＥ邐ｈ逡逑Ｒ邋＿＿逡逑邐ｙ邐ｐｅ／ｎ逡逑＜１邐邐Ｎ邐——邐ｉ逡逑（ａ）邋ＴＮ－Ｓ接地邐（ｂ）邋ＩＴ接地逡逑圖２．４直流配電網(wǎng)常用接地方式逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｔｈｅ邋ｃｏｍｍｏｎ邋ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ邋ｍｏｄｅ邋ｏｆ邋ＤＣ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑２．４各換流元件數(shù)學模型及控制方法逡逑２．４．１邐ＡＣ／ＤＣ邋變換器逡逑２．４．１．１邐ＡＣ／ＤＣ變換器拓撲結(jié)構(gòu)逡逑ＡＣ／ＤＣ變換器是直流配電系統(tǒng)的核心組成部分，是連接直流配電系統(tǒng)與交逡逑流配電系統(tǒng)的樞紐，它可以實現(xiàn)電壓變換、功率傳送等功能，由于本文搭建的是逡逑交直流混合配電網(wǎng)向無源網(wǎng)絡供電的模型，因此還需要ＡＣ／ＤＣ換流器具有對無逡逑源網(wǎng)絡供電的能力。本文采用的是電壓源型換流器（Ｖｏｌｔａｇｅ邋Ｓｏｕｒｃｅ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ

圖２．５兩電平換流器拓撲結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．邋２．５邋Ｔｈｅ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｗｏ邋ｌｅｖｅｌ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ逡逑二極管箝位型三電平ＶＳＣ的拓撲結(jié)構(gòu)如圖２．６所示。與三相兩電平ＶＳＣ相逡逑比，其輸出電壓的諧波含量較少，并且可實現(xiàn)高電壓、大容量的傳輸；但是其拓逡逑撲結(jié)構(gòu)較為復雜，所需要的電容器和箝位二極管大大增加，增加了成本，不利于逡逑大規(guī)模的生產(chǎn)、裝配，目前已很少采用該結(jié)構(gòu)。逡逑ＭＭＣ憑借其在高電壓、大容量上的技術(shù)優(yōu)勢，已成為柔性直流工程的建設逡逑趨勢［４６］。ＭＭＣ系統(tǒng)電路如圖２．７所示。多電平結(jié)構(gòu)可以顯著提升ＶＳＣ容量和耐逡逑壓水平，降低損耗。ＭＭＣ由６個橋臂（Ａｒｍ）組成，每個橋臂都包括Ｎ個子模逡逑塊和一個電感，上下橋臂構(gòu)成三相ＭＭＣ中的一相單元（Ｐｈａｓｅ邋Ｕｎｉｔ）。ＭＭＣ在逡逑正負極直流母線間沒有儲能電容，這點與上述兩種ＶＳＣ都有所不同。在子模塊逡逑中

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本文編號：2832130