分布式电源并网策略及接入配电网保护方案研究

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1、分布式电源并网策略及接入配电网保护方案研究ResearchonGrid-connectedStrategyofDistributedGeneratorandProtectionSchemeforDistributionNetwork工程领域：电气工程作者姓名：贾健飞指导教师：李博通副教授企业导师：王旭东高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要逆变型分布式电源(InverterInterfacedDistributedGenerator,IIDG)作为清洁能源利用的重要途径，越来越广泛地应用于现代中低压配电网。但IIDG输出特性较传统同步发电机有明显不同，给配

2、电网的故障分析和保护整定工作带来了诸多问题。研究IIDG的控制策略并建立全面的故障输出模型，研究针对IIDG多点接入的配电网的故障分析方法以及自适应保护整定原理，对于保证现代配电网的安全可靠运行具有重大意义。本文首先对IIDG的基本控制原理进行分析，针对三相四线制低压配电网研究并提出了三相四桥臂并网逆变器的分序控制策略。该控制策略通过正序功率控制实现并网功率输出，通过负序和零序电压控制实现三相电压的平衡。根据该控制策略在功能上的目标，研究提出了适用于三相四桥臂逆变器的综合限流方案，实现了根据控制目标确定各序电流的优先级，及对各序电流最大限制的自适应调整。针对恒功率控制的三相并网逆

3、变器，分析了正常运行控制策略、非对称运行时的负序电流消除策略、故障运行状态下的最大电流限制和低电压穿越控制策略对IIDG输出电流的影响，建立了全面的逆变型分布式电源故障输出模型。根据故障位置及类型，建立了故障状态下考虑IIDG输出的配电网节点电压方程，通过交替迭代的方法求解该节点电压线性方程与IIDG的非线性输出方程，实现了对多个IIDG接入后的配电网故障分析。针对现有自适应保护多依靠通信获取上游IIDG运行参数的情况，研究并提出了利用保护本地信息求取背侧IIDG当前输出有功指令的原理及方法，能够不依靠通讯获取远程分布式电源的输出特性。基于该方法，分析了含分布式电源的配电网在不同

4、位置发生两相相间短路和三相短路故障时故障电流的大小，给出了不同故障情况下针对不同故障类型的系统等效阻抗求解方法，提出了各保护的定值的自适应整定方案。本文对分布式电源的控制策略和输出特性的分析研究，及对含分布式电源的配电网的故障分析方法及自适应保护的研究能够为分布式电源在配电网中的应用推广提供理论基础和技术支撑。关键词：分布式电源，控制策略，故障输出特性，故障分析，自适应电流保护IABSTRACTAsanimportantutilizationwayofcleanenergy,InverterInterfacedDistributedGenerator(IIDG)ismoreand

5、morewidelyusedinmodernmediumandlowvoltagedistributionnetwork.ButtheoutputcharacteristicsofIIDGaresignificantlydifferentthanthatofthetraditionalsynchronousgenerator,whichhasbroughtgreatdifficultiestothedistributionnetworkfaultanalysisandtherelayprotection.Itisofgreatsignificancetostudythecontr

6、olstrategyofIIDGandestablishacomprehensivefaultoutputmodel,andtostudythefaultanalysismethodandadaptiveprotectionsettingprincipleforIIDGmultiaccessdistributionnetwork,whichcanensurethesafeandreliableoperationofmoderndistributionnetwork.Inthispaper,thebasiccontrolprincipleofIIDGisanalyzed.Accor

7、dingtothethree-phasefour-wirelow-voltagedistributionnetwork,thecontrolstrategyofthree-phasefour-leggrid-connectedinverterisproposed.Thecontrolstrategyrealizesthegridconnectedpoweroutputbythepositivesequencepowercontrol,andrealizesthethree-pha