计及孤岛运行状态的多信息源微网保护研究

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世界各国频发的电力系统大停电事故,对热点研究的电网安全防御课题提出新的要求,同时环境污染和能源的匮乏将人们的目光转向了新能源发电技术,而微网便是集中各新能源发电非常具有代表的电力系统。微网系统具有清洁、灵活、适应性强等优点,但是保护整定较为困难是制约其发展的因素之一。微网系统容量小,各分布式电源较为独立且受环境影响大,负荷变化的惯性小、潮流变化大,对故障的穿越能力太弱,从而继电保护的配置相当复杂,研究微网的保护问题对于未来微电网的发展至关重要。  微网中各分布式电源(Distribution Generator,DG)种类较多,但大体上可以分为旋转型DG和逆变型DG,论文分别对这两类DG进行了假定,进行短路电流计算时将旋转型 DG等效成固定电压源,而逆变型 DG等效成恒电流源,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了该假设,这样对微网的保护整定带来了较大便利。微电网从并网运行过渡到孤岛运行后,由于系统容量下降,发生短路时故障电流将会减小,若仍然采用原先的电流保护整定值必然会造成保护灵敏度的下降,甚至引起保护的拒动。针对这个问题,提出了自适应电流保护整定计算策略并制定了一套保护方案,根据微网系统中各分布式电源状态变化,采用基于网络拓扑结构的在线整定方法对各线路进行实时电流保护整定计算,然后更新灵敏度不够的保护定值,使得各保护定值能跟随系统状态的变化而变化,从而实现远方电流采集和动作切除故障的目的。通过PSCAD/EMTDC软件平台仿真验证了该保护整定策略对于处于各种运行状态微电网的可行性。  仅有的一套保护可能存在可靠性的不足,论文在自适应电流保护的基础上对故障搜索做了相关的研究。传统电流保护在近电源端的动作过慢,而分布式电源(DG)的接入又会引发保护的可靠性降低和选择性失效问题。为了解决在微网中可能存在同样的上述问题,针对系统中一般仅能获取线路单端电流量的特点,提出了基于割电流的故障搜索算法:首先对微网进行分级处理,然后划分出各搜索面,对整个线路级进行纵向搜索,初步找出故障所在的线路级,接着对该故障所在的线路级采用横向搜索方法,进一步定位故障所在的线路,最终与保护模块相配合切除故障线路。对于较大型的微电网,纵向搜索采用了基于二分法的快速搜索分区算法,减少了大量的计算时间。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果证明,该算法不仅适用于双侧电源配电网,而且对于含新能源的微电网也同样有效,实现未来微电网场景下的故障精确定位与快速切除。  多代理技术作为人工智能的一个分支,拥有求解能力强、灵活高效、并行处理速度快和具备一定的容错能力的优点,论文最后以多代理技术为基础,将微网的自适应电流保护整定方法和故障搜索方案集成到多代理保护中,并给出了各代理器的执行功能和具体的多代理技术系统流图架构,为智能配电网提供了很好的参考价值。
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