光電站并入配電網(wǎng)的輸電線自適應(yīng)電流保護研究.pdf

1、在環(huán)境污染、能源危機日益嚴重的形勢下，太陽能光伏發(fā)電(Photovoltaic， PV)清潔無污染，建設(shè)周期短，具備大規(guī)模開發(fā)潛力，近年來發(fā)展迅速，在電網(wǎng)中的滲透功率日益增加。但大容量 PV系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后形成雙電源甚至多電源的復雜網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并且其輸出功率受光照強度、環(huán)境因素的影響并不穩(wěn)定，導致故障電流大小、方向的改變，進而影響配電網(wǎng)輸電線電流保護的性能，嚴重時會導致保護誤動或拒動，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定，制約了光伏發(fā)電的大規(guī)模開發(fā)。因此本文

2、在 PV系統(tǒng)接入配電網(wǎng)短路故障特性分析與對電流保護影響分析基礎(chǔ)上，從光伏有功出力變化影響短路電流大小角度，提出一種輸電線電流保護PV等值阻抗自適應(yīng)對策。具體研究內(nèi)容與特色如下：
　　首先，基于并網(wǎng) PV系統(tǒng)的物理模型、工作原理及特性，計及 PV系統(tǒng)在暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)中不同的控制策略，在PSCAD/EMTDC仿真平臺搭建了最大輸出功率為15MW的并網(wǎng)PV系統(tǒng)電磁暫穩(wěn)態(tài)仿真模型，通過對光伏陣列、逆變器在配電網(wǎng)中的暫穩(wěn)態(tài)特性分析，驗證了所搭建

3、模型的正確性。
　　其次，采用理論分析和仿真分析的方法，針對 PV并網(wǎng)系統(tǒng)算例在不同輸出有功功率、不同過渡電阻、不同故障位置情況下的故障特性及對配電網(wǎng)輸電線電流保護裝置動作行為的影響進行了仿真與分析，仿真結(jié)果表明：PV并網(wǎng)系統(tǒng)與常規(guī)電源相比其故障特性不同，故障電流最大不超過額定值的1.2倍，且與PV輸出有功功率成正比，與過渡電阻成反比。故障位置、PV輸出有功功率、過渡電阻變化時短路電流也隨之變化，直接影響了配電網(wǎng)輸電線電流保護動作

4、的正確性，PV系統(tǒng)上游線路故障時可能導致上游電流保護Ⅱ段拒動，下游線路故障時可能導致下游電流保護Ⅰ段誤動。進一步的分析揭示了 PV系統(tǒng)輸出有功功率PPV是影響其輸出故障電流IPV_f的關(guān)鍵因素，可以通過PV系統(tǒng)故障前有功功率PPV與故障期間等值阻抗ZPV_f之間的隱性關(guān)系間接體現(xiàn)。
　　接著，提出利用模式識別法和函數(shù)解析法求取 PV系統(tǒng)等值阻抗的方法，采用模式識別中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等機器學習智能算法及函數(shù)解析中的非線性回歸理

5、論，通過 MATLAB建立了基于機器學習智能算法的模式識別模型及非線性回歸理論的函數(shù)解析模型，得到了故障前PPV與故障期間ZPV_f之間的回歸函數(shù)關(guān)系式；實現(xiàn)了利用故障前PPV在線識別出對應(yīng)運行狀態(tài)下電網(wǎng)故障期間ZPV_f的功能，針對PV并網(wǎng)系統(tǒng)算例，通過對模式識別法和函數(shù)解析法求解PV等值阻抗結(jié)果的對比分析，確定了PPV與ZPV_f之間的最佳關(guān)系式。
　　最后，提出一種基于在線識別故障期間Z PV_f方法的輸電線電流保護整定值自

6、適應(yīng)策略，建立了電流保護自適應(yīng)整定值計算公式及自適應(yīng)保護判據(jù)，兼顧過渡電阻對電流Ⅱ段保護的影響，采用文獻已有的瞬時與永久故障識別方法，依據(jù)過渡電阻變化特征與電流保護動作特征之間的對應(yīng)關(guān)系，將過渡電阻變化時 PV系統(tǒng)短路電流的變化差異量設(shè)置為修正因子，對電流Ⅱ段保護自適應(yīng)整定值計算公式及自適應(yīng)保護判據(jù)進行了修正，仿真結(jié)果表明：修正后的電流保護自適應(yīng)策略消除了上游保護Ⅱ段拒動和下游保護Ⅰ段誤動的現(xiàn)象，驗證了該電流保護自適應(yīng)策略的正確性。