论文总字数：33699字

摘 要

当前我国电力系统主要为单电源辐射型网络，利用大型发电厂为绝大部分的负荷供电。但是在实际中这种网络存在种种不足：当供电距离较远时，由于线路阻抗的增大导致线路上损耗的功率较大。此外单侧供电可靠性低，容易在发生故障时引起连锁反应从而导致大规模的停电。为了解决一次能源的短缺问题以及生态环境的污染问题，使用环境友好、节能高效的可再生能源进行发电已经成为目前的主要研究方向。分布式电源（Distributed Generation，简称DG）具有对环境污染小、适应性强等优点，并大规模的接入配电网中。然而随着DG数量的不断增长，配电网的潮流流向也日益复杂。其次随着DG容量的不断增加，为了最大化发挥DG的经济效益，需要及时切除故障保障DG的稳定运行，这也对传统保护提出了新的挑战。因此研究含DG的配电网线路的保护方法具有很强的实际意义，对于目前的配电网是十分必要的。

本文首先介绍了DG的种类、运行方式以及控制方法；进而从分布式电源注入容量、接入位置、短路位置三个角度，对DG对传统保护的影响进行了理论分析，并对分析结果进行了仿真验证；最后提出了两种优化方案：方向电流保护以及综合距离保护，通过仿真验证了方案的可行性。

关键词：分布式电源 配电网 仿真 继电保护

Abstract

At present, China's power grid is mainly single-source radiant network, which uses large power plants to supply more than 90% of the power load. However, this kind of network also has some disadvantages. For example, the transmission loss of load in remote areas is too large, and the reliability of unilateral power supply is not high, so it is easy to cause a chain reaction and lead to a large area of power failure when the fault occurs. Besides, With the environmental deterioration and energy crisis, there is a growing need to use cleaner renewable energy for power generation. Distributed Generation (DG) has the advantages of small environmental pollution and strong adaptability, and is widely connected to the distribution network. With the increasing of DG supply, the power flow direction of distribution network is becoming more and more complex. So, it is easily to cause protection errors. Secondly, with the increasing of DG capacity, in order to maximize the economic benefits of DG, it is necessary to timely remove the fault to ensure the stable operation of DG. This also poses a new challenge to the traditional protection. Therefore, it is necessary to study the protection method of distribution network lines with DG.

This paper firstly introduces the types, operation modes and control methods of DG. Then, from the perspective of DG access location, DG access capacity and short-circuit location, the influence of DG on traditional protection is analyzed theoretically, and the analysis results are verified by simulation. Finally, two optimization schemes, directional current protection and integrated distance protection, are proposed, and the feasibility of the scheme is verified by simulation.

Key Words: Distributed Generation; Network; Simulation; Relay Protection

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国内研究现状 2

1.2.2 国外研究现状 3

1.3 论文的主要内容 3

第二章 分布式电源概述 5

2.1 分布式电源基本概念 5

2.2 分布式电源运行与控制 5

2.2.1 DG的运行方式 5

2.2.2 DG的控制方法 6

2.3 本章小结 9

第三章 分布式电源接入对配电网保护的影响 10

3.1 分布式电源接入位置对保护的影响 10

3.1.1分布式电源接入末端母线 10

3.1.2 分布式电源接入中间母线 11

3.1.3 分布式电源接入始端母线 12

3.2 分布式电源注入容量对保护的影响 12

3.2.1 分布式电源下游发生短路故障 13

3.2.2 分布式电源上游或相邻线路发生短路故障 17

3.3 仿真分析 18

3.3.1 短路位置对短路电流的影响 19

3.3.2 分布式电源容量对短路电流的影响 24

3.4 本章小结 26

第四章 含分布式电源配电网线路保护方案 27

4.1 传统保护方案 27

4.1.1电流保护 27

4.1.2距离保护 28

4.2 基于电流保护的改进方案 29

4.2.1 保护原理 29

4.2.2 仿真分析 33

4.3基于距离保护的改进方案 36

4.3.1 DG接入对距离保护的影响 36

4.3.2 过渡电阻对距离保护的影响 37

4.3.3 保护方案 38

4.3.4 仿真分析 42

4.4 本章小结 45

第五章 总结与展望 46

参考文献 48

致谢 51

第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

在传统的电力工业中，发电厂主要以火力为主，即通过煤的燃烧将热能转化为汽轮机的动能进而转化为电能。进入二十一世纪，随着能源的需求量越来越大，如何更高效的利用能源已经成为人们日益关注的话题。能源的过度使用引起的全球气候变暖、生态环境恶化、化石燃料的日益枯竭等一系列问题对人类社会造成了严重的危害，进而制约了经济的快速增长。为了减少一次能源的使用并降低污染，大力发展并使用可再生能源已经成为当务之急。此外，考虑到我国电力系统的特点是大机组单向潮流供电方式，随着用户对用电需求量的上涨以及对供电可靠性要求的提高使得目前的配电网已经无法满足用户的供电需求。为了解决传统配电网的种种问题，许多国家提出了利用以风能、太阳能为代表的分布式电源进行发电。分布式电源（Distributed Generation，简称DG）成为了电力工业的新成员。

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