智能配电网故障无缝自愈系统及其保护控制方法的研究

对配电网故障进行无缝自愈控制，能够避免短时停电、提高供电可靠性，是智能配电网研究的重点内容。课题探讨以闭环运行的配电环网为基础的自愈控制系统的构成、工作机理，建立故障无缝自愈控制技术体系。提出利用SSSC注入串联补偿电压，实现对双电源环网潮流与合环操作电流的控制；建立配电环网潮流分析与控制简化模型，提出基于SSSC的潮流与合环操作电流控制算法。分析配电环网故障特征与传统保护存在的问题，提出通过基于对等通信的电流故障分量比较式广域保护算法与利用故障信号的相位测量同步方法，以简化保护的构成并克服负荷与分布式电源的影响。课题的实施将为配电网故障无缝自愈技术的研发与推广应用打下坚实的理论与技术基础，可望在配电网故障无缝自愈技术体系、基于对等通信的广域保护、基于SSSC的双电源环网潮流控制方面取得一系列理论创新成果，开辟双电源环网故障无缝自愈与配电环网潮流控制这两个新的研究领域。

随着社会经济的发展，停电尤其短时停电引起的负荷损失越来越大，电力用户对供电可靠性提出了新的要求。配电网处于电力系统的末端，直接面向用户，绝大部分负荷停电都源于中低压配电网故障，配电网成为提高供电可靠性的关键环节。本项目对智能配电网故障无缝自愈系统及其保护控制方法展开研究。. 项目提出了基于闭环运行配电网的故障无缝自愈供电系统实现框架。研究了双电源配电网闭环运行供电模式，建立了故障无缝自愈技术框架。分析了双电源配电环网潮流分布特征，提出了基于统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller, UPFC）的潮流优化控制方法。结合UPFC结构特点，分别提出了UPFC有功输出最小、串补电压最小以及容量最小的优化控制策略，对比分析了优化控制效果；为保证UPFC装置的应用经济性，将系统运行的经济性与UPFC装置的实现成本相结合，提出了考虑综合经济性的环网潮流优化控制模型，提高了整个系统实现的经济性。潮流控制方法为确保环网的稳定运行奠定基础。. 项目对适用于智能配电网保护与控制的分布式智能控制理论基础进行研究，提出了网络拓扑结构自动识别与实时数据快速传输两项关键支撑技术；提出了基于故障信号自同步的保护终端对时方法，能够满足配电环网差动保护的对时精度要求，解决了传统对时方法在配电网中应用的经济性限制；提出了智能配电环网分布式差动保护方法及保护判据整定原则，为实现故障无缝自愈功能提供了技术保障。. 低压多源并供点状网络是一种高可靠性且有利于分布式电源（Distributed Energy Resources, DERs）接入的低压供电网络，项目分析了DERs接入对其潮流分布影响与优化控制规律，并基于序电流及其功率方向提出逆功率保护新方法，消除了DERs接入对于稳定运行的影响。. 利用PSCAD电磁暂态仿真、物理模拟试验等方法，验证了项目所提出的双电源配电环网潮流控制方法、分布式差动保护方法以及故障无缝自愈技术的合理性与正确性。 . 本项目工作有利于全面掌握基于双电源配电环网的故障无缝自愈系统及其保护控制方法，有效提高供电可靠性尤其解决短时停电及DERs接入问题；为探索未来含DERs配电网的运行模式及其保护控制方法，奠定理论基础。