【摘要】：近年來全球范圍內由極端災害引起的大停電事故頻繁發生,對工業生產、居民生活甚至國家能源安全造成了嚴重的影響,因此提高配電網在大停電事故后的恢復能力具有重要的經濟和社會價值。在極端災害造成的大面積停電事故中,輸電系統往往由于其設備元件受到物理性破壞而無法及時為配電網送電,此時可利用配電網內的微電網等本地電源為失電區域的重要負荷恢復供電。然而,由于微電網內的分布式電源的容量及應對擾動的能力有限,因恢復操作引發的暫態過程可能會造成分布式電源退出運行或系統失穩從而導致恢復失敗。因此,本文對故障恢復中分布式電源的暫態特性進行了重點研究,并提出了考慮分布式電源暫態特性的配電網故障恢復方法,研究內容如下:首先,根據同步機接口的燃氣發電機組、逆變器接口的微型燃氣輪機發電系統和蓄電池儲能系統的工作原理,在PSCAD中搭建了這三種分布式電源的暫態模型。建立的模型能較好地反映這些分布式電源的暫態特性,作為后續研究的模型基礎。其次,對上述三種不同類型的分布式電源在恢復過程中的暫態特性進行了仿真研究并分析了暫態表現對恢復的影響。仿真分析可知,由于分布式電源容量和慣性相對較小,在恢復過程中大負荷接入可能引起明顯的電壓、頻率波動從而導致發電機失速甚至系統失穩;空載變壓器投入產生的勵磁涌流可能導致分布式電源逆變器的過流保護動作引起保護跳閘導致分布式電源退出運行。以上分布式電源暫態特性的分析結果為提取可嵌入故障恢復優化決策模型中的暫態約束提供了理論分析基礎。最后,本文結合分布式電源并網標準和保護設定的要求,對含有多個分布式電源的微電網在故障恢復中的可用性進行評估,并將分布式電源的暫態特性表示為可嵌入優化模型的暫態解析約束,以最大化關鍵負荷恢復量和最小化網損為目標建立含暫態約束的故障恢復模型。利用提出的含分布式電源的故障恢復方法,以改進的32節點網絡為算例進行仿真,生成利用微網進行恢復的配電網故障恢復方案,并通過在PSCAD里進行恢復方案的暫態校驗,驗證了文章提出的故障恢復方案的可行性。
[Abstract]:In recent years, major power outages caused by extreme disasters have occurred frequently in the world, which have had a serious impact on industrial production, residents' lives and even national energy security. Therefore, it has important economic and social value to improve the recovery ability of distribution network after blackout. In the large-scale blackouts caused by extreme disasters, the transmission system is often unable to send electricity to the distribution network in time due to the physical destruction of its equipment components. In this case, local power sources, such as microgrid in distribution network, can be used to restore power supply to important load in power loss area. However, because of the limited capacity of the distributed generation and the ability to deal with the disturbance, the transient process caused by the recovery operation may lead to the withdrawal of the distributed power supply from operation or the instability of the system, which may lead to the recovery failure. Therefore, this paper focuses on the transient characteristics of distributed power generation in fault recovery, and proposes a fault recovery method for distribution network considering the transient characteristics of distributed power supply. The research contents are as follows: first of all, According to the working principle of the gas generator set with synchronous machine interface, the micro gas turbine generation system with inverter interface and the storage energy system of battery, the transient models of these three distributed power sources are built in PSCAD. The established model can well reflect the transient characteristics of these distributed power sources and serve as the basis for further research. Secondly, the transient characteristics of the three different types of distributed power supply are simulated and the effect of transient performance on recovery is analyzed. Simulation analysis shows that because of the relatively small capacity and inertia of distributed power supply, large load access during recovery may cause obvious voltage, frequency fluctuation and lead to generator stall or even system instability. The inrush current generated by the no-load transformer may lead to the protection tripping of the distributed power inverter, which may lead to the withdrawal of the distributed power supply from operation. The above results provide a theoretical basis for extracting the transient constraints in the embedded fault recovery optimal decision model. Finally, this paper evaluates the availability of microgrid with multiple distributed power sources in fault recovery by combining with the standard of grid connection and the requirements of protection settings. The transient characteristics of distributed generation are expressed as the transient analytical constraints of the embedded optimization model, and the fault recovery model with transient constraints is established with the aim of maximizing critical load recovery and minimizing network losses. Using the proposed fault recovery method with distributed power supply, the improved 32-node network is used as an example to simulate the fault recovery scheme of distribution network, which is restored by microgrid, and the transient calibration of the recovery scheme is carried out in PSCAD. The feasibility of the proposed fault recovery scheme is verified.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM732

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本文編號：2237003