中压柔性直流配电网的线路保护策略研究

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随着分布式电源以及直流负荷大规模的接入配电网中,研究柔性直流配电网成为了当今研究热点课题。其中的关键技术之一为其保护策略研究。目前,对柔性直流配电网保护策略的研究,国内尚处于起步时期,尤其是直流断路器的研究限制了保护研究的发展速度。因此,论文以中压柔性直流配电网为研究对象,针对直流配电网的线路故障,提出了两种直流配电网线路的保护策略。该保护方法研究有助于提高柔性直流配电网系统稳定性,并为其发展提供了对应的理论支撑。首先,分析了柔性直流配电网的基本拓扑结构与基本控制方式,在此基础上搭建了中压双端柔性直流配电网模型。针对所搭建的模型,进行了直流配电网的故障特性分析,并利用仿真验证故障特性分析的正确性。其次,提出了一种适用于柔性直流配电网线路的就地量保护策略。对所搭建的直流配电网模型以直流断路器为界限进行了区域划分;分析了直流配电网故障时暂态电压变化和故障暂态电流的变化特征,并由此对发生区外故障和区内故障时瞬时功率特征进行了识别。基于上述理论,提出了基于瞬时功率特性的柔性直流配电网线路保护策略。该保护策略由启动判据、故障识别判据以及故障定位判据组成,并分析了过渡电阻的大小对保护策略的影响;在PSCAD上利用所搭建的柔性直流配电网模型对所提策略进行了仿真,验证了该策略具有选择性和有效性。最后,针对上述保护方法存在的不耐受高过渡电阻和不耐受数据异常的问题,提出了基于斯皮尔曼相关系数的柔性直流配电网线路纵联保护策略。分析了当直流配电网发生区内故障或区外故障时故障暂态电流波形相关性特征,并利用该特征作为保护判据进行区内外故障判定、故障区段定位以及故障类型判定。在PSCAD上利用所搭建的柔性直流配电网模型对该策略进行仿真,利用更高的过渡电阻值以及改变不同的分布式电容,验证了该保护方法具有更好的可靠性和有效性。
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