[发明专利]一种微网系统中分布式电源选址及保护配置方法

权利要求书

1.一种微网系统中分布式电源选址方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

一、微网系统中分布式电源选址步骤

（1）确定微网系统中分布式电源选址的目标函数

微网中分布式电源的选址是在现有电网的基础之上，同时在满足能量守恒约束、网络放射状约束、节点电压约束、分布式电源容量约束等一系列约束条件之下，以微网规划投资和运行总费用最小为目标，优化微网中分布式电源的位置；采用综合考虑网络损耗费用以及微网分布式电源运行总费用作为多优化目标，具体目标函数如下：

                                                                                                                (1)

式中，为目标函数值，是整个电网的运行总费用；为电网中所有分布式电源的运行总费用； 为整个电网的线路损耗费用；

（2）建立微网系统中分布式电源选址的约束条件

约束条件包括：

1）节点电压约束约束

             (2)

式中：为节点的电压；、分别为节点所允许的最大电压值与最小电压值；为节点电压偏离运行极限的惩罚因子，一般取一个很大的数值，在电压没越限时则取0；

2）线路电流约束条件

                (3)

式中，为支路的电流；为第条支路所允许通过的最大电流值；为线路电流越限惩罚因子，一般取一个很大的数值，在电流没越限时则取0；

3）分布式电源运行约束

            (4)

上式所示的约束条件主要用于对分布式电源容量加以约束；为接入电网的分布式电源总容量；为分布式电源容量的上限值；为分布式电源总容量惩罚因子，当总容量超过约束时取值较大，否则取0；

（3）修正微网系统中分布式电源选址的目标函数

在目标函数中引入上述相关约束条件后，所得新的目标函数为：

     (5)

式中，为电网节点总数；为电网支路总数。

2.一种微网系统中分布式电源接入保护配置方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

一、微网与系统接入点的保护配置步骤

（1）微网与系统接入点的保护配置原则制定

微网继电保护遵循两条原则：1）无论在孤网运行模式还是并网运行模式，微网的保护策略必须一致；2）短路故障时，提供短路电流的电源必需迅速切除；微网有并网运行和孤网运行两种模式：微网通过PCC与公共电网相连，PCC处的静态开关及其相应的继电保护特性的定义是微网继电保护的一个难点；它必须能够准确判断电网的各种故障并迅速做出反应，决定微网是否需要进入孤网运行，实现微网这两种运行模式间的平滑切换；微网继电保护的另一个难点是在孤网运行故障电流小的情况下给微网配置充分的保护，由于微网的分布式电源DG采用电力电子设备接入微网，微网发生接地故障时，分布式电源DG提供的短路电流被限制在2，采用系统级保护和单元级保护的方案，以合理配置微网的继电保护；

微网系统级保护的关键是其与公共配电网的连接点PCC；微网并网运行对配电网继电保护的影响主要取决于两个要素：注入配电网的短路电流大小和持续时间；当公共电网发生永久性故障或微网的运行状态不符合IEEE1547标准时，要求微网进入孤网运行，PCC的迅速动作能减轻微网对公共配电网继电保护的不利影响；所以，PCC安装的控制与保护装置必须能够检测并准确判断电网的各种故障情况，迅速做出响应，决定微网是否进入孤网运行；

微网单元级保护必须考虑两个方面：能够处理微网并网运行时的各种内部故障；外部电网故障使微网PCC处解列进入孤网运行时，必须保证微网能平滑过渡到新稳态运行，若微网内部发生故障能够迅速切除故障部分，保证健全部分安全稳定运行；

（2）微网与系统接入点的保护配置方法

1）基于电流序分量的保护

正常运行时，由于负荷的不对称性，微网中包含有一定数值的零序和负序分量，为了避免由于负荷不对称造成序电流元件动作，必需给每个序电流元件一个合适的门槛值；用零序电流保护作为单相接地故障的主保护，用负序电流保护作为相间短路的主保护，电流差动保护作为后备保护；

 2）DG出口电压abc-dq0变换

对于不同的故障情况，三相电压的dq分量具有不同的特征，以此实现各种类型接地故障的判别；首先获取三相机端电压，通过abc-dq0变换矩阵得到和，如下式：

                        (6)

再用下式将静止坐标轴上的、投影到同步旋转的坐标轴上：

                  (7)

令，为一个给定门槛值；则不同的输出对应了微网不同的故障情况：微网正常运行时，的值为0；三相短路故障发生时，输出为稳定的直流信号；相间故障为一个直流和震荡的交流信号的叠加；单相接地故障时，为一个从0到一个极大值的震荡输出；这些震荡信号的频率都为电网额定频率的两倍；通过的不同输出信号可以实现各种接地故障的检测，隔离故障区域，保护微网安全、稳定运行；

3）谐波畸变

通过相电压的变化识别故障类型，正常运行时三相电压幅值近似相等，故障发生，故障相电压将低于健全相电压，以此可实现故障相判别；利用THD的畸变进行故障定位；正常运行时配电网相当于一个低阻抗的电压源，微网的THD维持在较小值，约为0；故障发生，静态开关迅速动作，微网与配电网的连接断开，进入孤网运行模式，此时，逆变器输出电流所含谐波将增加，导致THD增大。