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近年来,由于化石能源短缺和环境恶化,利用太阳能、风能等可再生能源的分布式电源成为电力、能源领域研究的热点问题。分布式电源接入配电网改变了原有配电网结构,也对配电网继电保护提出了新要求。配电网中绝大多数故障是单相接地故障,且其他故障多是由单相接地故障发展而来的。因此,研究单相接地故障就显得尤为重要。分布式电源并网逆变器对短路电流有限制和控制作用,使单相接地故障特征更不明显。针对此问题,论文开展了含分布式电源配电网单相接地行波保护技术研究。 论文首先通过试验的方法验证了现有单相接地行波保护技术的正确性和有效性。通过不同故障参数下的大量仿真试验、模拟试验以及10kV线路故障模拟试验,得到了不同试验方法下的10kV线路三相电压、电流故障波形数据。以这些波形数据为基础分析了单相接地行波保护技术的保护范围和适用范围,证实了该保护在中性点非有效接地系统单相接地故障检测中的优势和价值,并证实了单相接地行波保护装置的可用性。 其次,研究了行波保护技术在含分布式电源的中性点非有效接地10kV配电网中的适用性,并提出了一种将接地故障暂态特征与被动式孤岛检测中的电压相位突变法相结合的孤岛检测方法。利用Matlab的Simulink仿真平台建立了含分布式电源的仿真模型,着重考虑了通过逆变器接入的发电系统,特别考虑了并网逆变器PQ控制和VF控制方法。通过仿真得到单相接地故障后10kV线路电压和电流波形,以此为基础,分析证明了单相接地行波保护技术可适用于含分布式电源的配电网线路保护,提出将故障行波信息应用于逆变器孤岛检测,可以有效提高被动式孤岛检测方法的检测范围。 最后,研究证明了行波保护技术在含分布式电源的微电网单相接地保护中的适用性与优势。微电网是中性点有效接地的低压配电网。针对微电网,研究了并网运行和孤岛运行两种工作模式下的分布式电源单相接地故障特征。逆变器控制策略对工频稳态故障电流有明显的控制和限制作用,使得传统保护灵敏度和可靠性下降,但不影响零序电压和电流初始故障行波极性。仿真结果表明单相接地行波保护技术适用于微电网单相接地故障检测。