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摘 要

分布式发电不仅具有环保、效率高、安装地因地制宜等优点，而且可节省长距离输电线路的投资成本和损耗，保障在大电网发生意外停电时，能够提供基本的能源供应。然而，分布式发电的随机性、小容量、小惯性、低过载能力等缺点，以及分布式发电接入对大电网的影响等诸多因素都制约着分布式发电技术的推广和实用，微电网技术的出现就是为了解决这些难题。

本文首先对逆变型分布式电源的工作原理以及控制策略进行了理论分析，并介绍了微电源的分类，同时在此基础上分别详细分析了在PQ控制以及VF控制下逆变型分布式电源的故障输出特性，并在Matlab仿真环境下进行仿真，验证了控制策略的有效性以及故障输出特性分析的正确性。最后阐述了微电网的配置、保护层次和逻辑，以及基于全局信息的集中式保护方案。

关键词：逆变型分布式电源 故障输出特性 微电网 仿真 保护方案

The Research of Micro Grid Relay Protection

ABSTRACT

The Distributed Generation（DG）is eco-friendly, high efficiency and has advantage in installation location of localization. Moreover, it can reduce the transmission and distribution line loss, lower the operation cost, guarantee basic energy supply when the power grid power has malfunction. However, there also some disadvantages for the distributed power generation, such as randomness, small capacity, small inertia, low overload ability, the influence of Distributed Generation access to power grid and so on.Many factors restrict the application and promotion of distributed power generation technology.The emergence of micro-grid technology is to solve these problems.

Firstly ,the works and control strategies of Distributed Generation are analyzed theoretically,And on the basis of this analysis，the output failure characteristics on the PQ power control,V/F control of the inverter Distributed Generation are analyzed in detail.And runs a simulated modeling test under the simulation environment of Matlab software,verify the effectiveness of the control strategy,and the accuracy of output failure characteristics analysis.Finally elaborated the level of protection device and the protection logic of the microgrid,and centralized protection program on the basis of global information.

Key words: Distributed Generator ；Output failure characteristics；Microgrid,Simulation；Protection program

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景和意义 1

1.2 国内外微电网的研究现状 2

1.2.1 各国对微电网的定义和研究方向 2

1.2.2 微电网保护的研究现状 4

1.3 本文研究主要内容 6

第二章 微电网的控制策略及故障特性分析 7

2.1 微电网的结构特点 7

2.2 微电源的分类及控制原理 9

2.2.1 微电源的分类 9

2.2.3 逆变型分布式电源的工作原理 18

2.2.3 逆变型分布式电源的控制方法 19

2.3 本章小结 22

第三章 微电源故障特性研究 23

3.1 PQ和V/F控制模型搭建 23

3.2 控制策略仿真算例 24

3.3 IBDG的故障暂态仿真 26

3.3.1 恒压恒频控制下IBDG的故障输出仿真 27

3.3.2 恒功率控制下IBDG 的故障输出仿真 30

3.4 本章小结 34

第四章 微电网的保护 35

4.1 基于电流序分量的保护方法 35

4.2 保护的层次和逻辑 37

4.3 基于全局信息的集中式保护 38

4.3.1 微电网内的保护配置 39

4.3.2 集中式保护方案的实现基础 40

4.4 孤岛检测与保护分析 41

4.5 本章小结 44

第五章 结论 45

5.1 总结 45

5.2 后继工作展望 46

致谢 47

参考文献 48

第一章 绪论

1.1 课题的背景和意义

随着科学技术和经济的大力发展，大电网在过去数十年里迅猛发展，成为电力供应的主要渠道。然而，这些集中式供电的大电网也存在一些不足和弊端，特别是数年以来，接连的发生了几次世界范围内的大面积停电事故以后，大电网的脆弱方面彻底地暴露出来，尤其是在发生电网事故、自然灾害的重大紧急情况下，军工、医院、金融等系统突然断电造成了巨大的经济损失，并且危及社会的安全和稳定。

目前分布式发电机的数量在电力系统中占得比例越来越高，各国对利用清洁可再生能源发电的重视，促使了分布式发电技术的迅猛发展。所谓的分布式发电(Distributed Generation, DG)，通常是指采用各种分散存在的清洁能源，包括风能、太阳能、小型水能等可再生能源进行发电供能。分布式发电具有灵活性特点，可以在峰谷电价下启动，减小电费支出。同时，对于边远贫困地区安装小型DG装置，可以充分利用当地资源，避免因长距离输电而造成的损耗，从而有效提高系统的可靠性与稳定性。分布式发电还具有很强的机动性，具有投资少和见效快的特点，从而弥补了大电网在稳定性与安全性方面的不足。当地震、洪水、冰灾等自然灾害或者人为破坏等突发灾难而导致大电网崩溃时，分布式发电能够继续对重要用户进行供电，从而避免因大范围停电给国家重要部门带来的损害。

分布式发电虽然具有很多优点，但是本身也存在许多缺点，例如，分布式电源控制困难和单机接入成本高等；另外，分布式电源与大电网相比是不可控源，而且对电网及用户造成了巨大冲击，对系统的运行、电能质量、保护可靠性等都带来不利影响，使得并网的规模受到限制。因此电网往往采取隔离和限制的方式来处理分布式电源的接入，从而削弱了分布式发电效能的利用。

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