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智能配电网区域纵联保护原理及实现技术研究

作　者: 路庆东
导　师: 丛伟
学　校: 山东大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 智能配电网区域纵联保护 IEC61850 智能配电终端 EPON
分类号: TM773
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

智能电网包括智能输电网和智能配电网两方面的内容,其建设已经在近几年上升为国家战略。智能配电网的特征之一就是支持大量分散的分布式电源(Distributed Generation, DG)的接入,IEEE1547-2003标准鼓励供电方和用户尽可能实现在孤岛条件下继续供电,不再使所有DG退出运行,充分发挥系统故障时DG对重要负荷供电的支持作用。因此智能配电网的电力供应模式将从单一的由大型注入点单向供电模式向分布式发电设备遍布系统的多源多向模式转变,供电模式的改变必然会引起配电系统潮流、电压、可靠性、快速性等多方面的改变,致使传统配电系统保护的动作行为和性能受到较大的影响,可能会出现灵敏度降低、缓动或拒动、误动以及动作次序混乱等严重情况。基于被保护元件各端信息的纵联保护,原理简单可靠,能够可靠地区分区内、区外故障,具备良好的选择性,已在输电系统中获得了广泛应用。在考虑到配电网的上述特点后,纵联保护原理完全可应用到配电系统中,因此在分析智能配电网对继电保护功能要求的基础上,开展面向智能配电网的纵联保护系统相关方面的研究,提出相应的算法是十分必要的,对于智能配电网的发展也有着重要的意义。本文在总结和借鉴前人研究工作的基础上,结合智能配电网的特点,提出了一种分布式区域纵联保护方案。该方案由一个管理主机、分布在智能配电网各点的智能配电终端(Smart Distribution Terminal Unit, SDTU)和无源光以太网组成。管理主机依靠通信系统监测各SDTU的状态及配电网拓扑结构变化,并进行保护区域的在线划分以提高保护系统的灵活性和对电网结构变化的适应能力,各SDTU作为一个保护单元并按其与保护区的邻接关系划分到各关联域,在配网系统发生故障时,SDTU基于本地电气量信息计算安装点处的故障信息,同一关联域的SDTU间借助无源光网络共享故障信息,完成故障的检测、定位与隔离。整个系统形成了由分布式智能终端快速隔离故障、管理主机根据网络拓扑在线划分保护区域的模式。其中,SDTU保护区域的划分原则、关联域的在线划分及其在配网拓扑结构变化情况下的修正方法、区域纵联保护的故障检测算法是分布式区域纵联保护系统的关键技术,也是本文的主要研究内容。智能配电终端是分布式区域纵联保护系统的主要执行设备,也是智能配电网高级配电自动化的核心设备。对等实时数据交换是区域纵联保护系统实现快速故障检测与隔离的关键。本文针对配电网的特点,描述了SDTU的功能,提出了具有分层特点的通用结构设计,基于IEC61850标准的要求对SDTU进行了标准化建模,重点介绍了区域纵联保护功能和孤岛检测功能的模型,对新增逻辑节点和数据类进行了详细描述。在此基础上给出了SDTU完整的功能模型,并用SCL语言对SDTU的逻辑设备配置情况进行了描述,为设计开发标准化的SDTU奠定基础。为保证管理主机和SDTU间以及故障时SDTU之间的可靠通信,本文在分析了智能配电网对通信系统的要求及配电网中通信系统的发展现状的基础上,提出了基于EPON的通信方案及其信息多播的方法,针对配电网的不同典型拓扑结构给出了组网方案,保证了系统通信的快速实现。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-13
第1章绪论  13-21
  1.1 课题研究背景及意义  13-15
  1.2 国内外研究现状  15-18
    1.2.1 配电网的保护与控制技术研究现状  15-17
    1.2.2 配电终端的研究现状  17-18
  1.3 本文所做的主要工作  18-21
第2章智能配电网区域纵联保护系统原理  21-43
  2.1 DG接入对传统配电网保护的影响  21-23
  2.2 区域纵联保护系统原理  23-28
    2.2.1 区域纵联保护系统的结构  23-24
    2.2.2 区域纵联保护系统工作流程  24-26
    2.2.3 区域纵联保护系统基本原理  26-28
  2.3 区域纵联保护系统保护区域和关联域划分  28-39
    2.3.1 SDTU保护区域及关联域划分原则  28-30
    2.3.2 SDTU关联域的确定方法  30-33
    2.3.3 运行方式改变对SDTU关联域的影响  33-39
  2.4 区域纵联比较保护算法  39-41
  2.5 本章小结  41-43
第3章智能配电终端标准化建模  43-65
  3.1 IEC61850标准简介  43-45
  3.2 智能配电终端与高级配电自动化  45-47
    3.2.1 高级配电自动化的结构  45-46
    3.2.2 高级配电自动化的功能  46-47
  3.3 智能配电终端的功能与结构  47-50
    3.3.1 智能配电终端的功能  47-49
    3.3.2 智能配电终端的结构  49-50
  3.4 智能配电终端标准化建模  50-58
    3.4.1 关联区域建模  50-52
    3.4.2 区域电流差动逻辑节点建模  52-53
    3.4.3 区域纵联比较逻辑节点建模  53-55
    3.4.4 孤岛检测逻辑节点建模  55-57
    3.4.5 智能配电终端的总体模型  57-58
  3.5 智能配电终端的配置  58-62
    3.5.1 变电站配置描述语言的结构  58-59
    3.5.2 智能配电终端描述  59-60
    3.5.3 逻辑设备描述  60
    3.5.4 逻辑节点描述  60-61
    3.5.5 数据类型模板描述  61-62
  3.6 基于IEC61850的通信体系  62-64
  3.7 本章小结  64-65
第4章区域纵联保护系统的通信方案  65-75
  4.1 配电网通信技术现状  65-66
  4.2 EPON技术  66-69
    4.2.1 EPON技术原理  66-68
    4.2.2 EPON的关键技术  68-69
  4.3 区域纵联保护通信系统构建  69-74
    4.3.1 多播LLID的扩展  69
    4.3.2 多播实现机制  69-71
    4.3.3 组网方案  71-74
  4.4 本章小结  74-75
第5章结论与展望  75-77
参考文献  77-83
致谢  83-84
攻读学位期间发表的学术论文及科研情况  84-85
学位论文评阅及答辩情况表  85

智能配电网区域纵联保护原理及实现技术研究

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