隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和供電需求越來(lái)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(wú)法滿足電網(wǎng)要求、線路走廊緊張等一系列問(wèn)題。與此同時(shí),直流技術(shù)的快速發(fā)展為配電系統(tǒng)提供了一個(gè)嶄新的思路。而且,特高壓直流輸電的廣泛應(yīng)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(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。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(guò)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(hù)方案。首先根據(jù)相應(yīng)的準(zhǔn)則和數(shù)學(xué)模型在PSCAD上搭建了直流配電網(wǎng)仿真模型,在此基礎(chǔ)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(dòng)的保護(hù)方案。并且分析了分布式電源對(duì)交流配電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)性的影響,提出了一種反時(shí)限的過(guò)電流自適應(yīng)保護(hù)方案。最后,在PSCAD中對(duì)所搭建的仿真模型和保護(hù)方案進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明所提出的保護(hù)方案行之有效。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM72
【部分圖文】：

這三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在供電可靠性、控制保護(hù)策略實(shí)現(xiàn)的難易程度以及投資運(yùn)行成本逡逑等方面各不相同，需要根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況來(lái)選擇適當(dāng)?shù)耐負(fù)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(fù)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(chǔ)能裝置來(lái)維持母線電壓的穩(wěn)定性，其通過(guò)ＤＣ／ＤＣ逡逑換流器實(shí)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(duì)簡(jiǎn)單，其控制逡逑策略和保護(hù)方案比較容易實(shí)現(xiàn)，但在供電可靠性上略顯不足。逡逑風(fēng)機(jī)［ 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(chǔ)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(guò)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(shí)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(hù)方案比較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。逡逑６逡逑

由于故障點(diǎn)、大地和電源之間構(gòu)成回路，所以故障處會(huì)流過(guò)較大的短路電流。這逡逑種接地方式的優(yōu)點(diǎn)是便于檢測(cè)故障，但由于故障電流較大會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成損逡逑害，所以對(duì)于故障的切除時(shí)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(diǎn)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(fù)荷可以在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)對(duì)電力設(shè)備逡逑造成較大的損害，但是為故障檢測(cè)帶來(lái)一定的困難。逡逑在本文中為了方便檢測(cè)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(xué)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?fù)浣Y(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(shí)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(wú)源網(wǎng)絡(luò)供電的模型，因此還需要ＡＣ／ＤＣ換流器具有對(duì)無(wú)逡逑源網(wǎng)絡(luò)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?fù)浣Y(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?fù)浣Y(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(shí)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(fù)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(shì)，已成為柔性直流工程的建設(shè)逡逑趨勢(shì)［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(gè)橋臂（Ａｒｍ）組成，每個(gè)橋臂都包括Ｎ個(gè)子模逡逑塊和一個(gè)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(fù)極直流母線間沒(méi)有儲(chǔ)能電容，這點(diǎn)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(hào)：2832130