基于同步测量技术的城市智能电网自适应保护与控制

面对城市电网供电需求急剧增大、配电网内相互连接复杂度增高、可再生能源接入以及电力市场化带来的无序问题，研究和发展突出自愈功能的城市智能电网成为21世纪电力系统发展的必然选择和趋势。基于全球定位系统的同步相量测量单元为电网的动态观测提供了技术手段，以光纤为主要载体的国家电力数据网使广域信息的实时性传输得到保障，为基于同步测量技术的智能电网自适应保护与控制奠定了技术基础。本项目研究微网各元件数字建模方法，构建含微网的城市配网仿真系统，为保护控制研究提供试验平台。针对保护控制需求信息，研究具有良好暂态响应能力的同步相量测量算法。采用多代理结构，建立城市智能电网自适应保护控制体系；研究城市配电网供电区域集成保护策略，研究含微网配电系统的预测型振荡监控与自适应失步解列保护，研究微网孤岛检测、同步运行与并网的一体化控制。研究成果将为城市智能电网的发展提供理论和技术支持，增强城市电网的健壮性与自愈能力。

面对配电网内相互连接复杂度增高、可再生能源接入等问题，研究城市智能配电网成为电力系统发展的必然选择和趋势。首先，研究并提出了智能电网、智能配电网保护控制系统的功能构架，从发展趋势与实现手段上为智能配电网保护控制的设计方案提供了基本思路。其次，研究并搭建了包括光伏、风机、燃料电池、蓄电池等在内的各类分布式电源，并基于典型的拓扑结构搭建了微电网及含微电网的配电系统仿真模型，为课题研究提供仿真试验基础。再者，理论分析和仿真论证了逆变型分布式电源的故障暂态特征及多分布式电源接入对配电网电能质量的影响。研究了适于微网接入的配电网卡尔曼测频算法，为智能配电网保护控制的研究提供算法基础。在上述基本框架、仿真平台以及算法基础上，分析研究了智能配电网的保护控制配置方案及原理，包括：含有分布式电源的闭环配网保护方案、自适应相位相关电流差动保护新原理、基于Petri网的配电网故障诊断方法、微网孤岛系统的储能控制策略、含多分布式电源的微电网孤岛检测原理等。在智能配电网保护控制体系结构下，基于上述方法形成配电网保护、微电网孤岛检测及并网的一体化控制，增强配电网的健壮性与自愈能力。