含V/f控制DG的微电网故障分析方法

微电网在并网和孤岛两种不同运行模式下的短路电流计算是建立微电网保护的重要基础。针对目前由逆变型分布式电源(distributed generation,DG)组成的微电网在孤岛运行时短路计算研究的空白,提出一种含V/f控制DG的微电网故障分析方法。通过分析DG的控制特性,充分计及控制策略的影响,理论推导出DG故障等值模型;利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立含V/f控制DG微电网模型,揭示DG在故障时的暂态特性;基于上述DG故障等值模型,建立微电网故障方程组,进而提出精确的微电网故障稳态分析解析法;最后,通过仿真算例,验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于逆变型DG控制特性的微电网故障特征分析

微电网中含有逆变型分布式电源（DG）,其故障特性直接受DG控制策略的影响,因此传统配电网故障分析方法不适用于微电网。在故障条件下,逆变型分布式电源由于其不同的控制方式,产生较为复杂的故障特性。首先根据含恒功率（PQ）控制、V/F控制的逆变型（DG）输出特性约束方程,构建DG故障特性分析的等值模型;然后利用DG等值模型,建立孤岛运行和并网运行2种运行方式下的微电网故障等值模型,求解其稳态响应;最后,运用电力系统仿真软件DIgSILENT搭建同时含PQ控制和V/F控制的逆变型DG的微电网仿真模型,通过与传统故障分析方法的比较,验证了新方法在不同故障条件、DG控制方式及微电网运行条件下该方法的适应性、有效性及准确性,为微电网保护策略的制定提供准确的判据。     

基于复合故障补偿因子的微电网反时限电流保护方法

为了解决逆变型分布式能源(Distributed Generator, DG)对微电网保护速动性和协调性的影响,提出了一种基于复合故障补偿因子和天牛须搜索(Beetle Antenna Search, BAS)算法的改进反时限微电网电流保护方法。首先,通过分析故障时保护安装处的电压分布特性,并结合测量阻抗特征构建复合故障补偿因子,以解决反时限过电流保护由于短路电流变化引起的动作延时问题,提高保护速动性。同时,为了解决DG接入、微电网运行方式改变等因素引起的微电网保护协调问题,利用BAS算法对改进反时限电流保护的参数进行优化,以保证相邻保护的协调配合。最后,在DIgSILENT/PF软件中建立微电网仿真模型,以验证改进方法的有效性。仿真结果表明,与传统反时限过电流保护相比,改进保护方法在速动性方面明显提升,且在微电网不同运行模式、故障条件下均满足协调性要求。     

基于故障分量的孤岛微电网保护

微电网孤岛运行时的故障特性与并网情况有所区别,且与微电源的控制策略紧密联系,因而需要对孤岛微电网的保护进行具体的研究。根据U/f控制及PQ控制微电源在故障穿越下的故障模型,分析了不同故障类型时的输出电流特性,并对微电网中不同线路故障时各母线及馈线的相位特征进行分析,提出利用母线正序电压故障分量和各馈线正序电流故障分量的相位特征实现故障定位的孤岛微电网保护方案。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,结果验证了该保护原理的正确性。     

交直流混合微电网微元建模与控制

随着直流负荷的增多,传统的交流微电网已经不能满足系统负载多样性及经济性等方面的需求,交直流混合微电网逐步成为研究热点和难点。仿真研究中,分布式发电(Distributed Generation,DG)的随机性、时变性和非线性化特性,使得混合微电网中DG的建模和算法实现比较困难,DG与储能之间的协调控制亦是一个难题。为此,基于实际工程需求搭建了一种包含直流大电网的交直流混合微电网的系统结构,提出了相应元件的物理模型与控制策略,并在仿真平台下着重模拟了各微元在不同工况下的协同运行。仿真结果表明,所提出的交直流混合微电网结构合理,各元件的控制策略和性能良好,且整个系统具有较快的响应速度,很好地满足了系统安全稳定性要求。     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

基于虚拟阻抗的恒压恒频微电源的故障控制策略

微电网孤岛运行时,恒压恒频控制模式的逆变型分布式电源(DG)支撑整个网络的电压与频率,其控制策略对微电网的故障穿越能力具有重要影响。该文采用虚拟阻抗法设计了U/f-DG的故障控制策略,分析了基于虚拟阻抗的逆变型DG控制原理,并推导出DG在正、负序网络下的等效模型,设计了故障情况下DG的限流算法。考虑到U/f-DG对并网点电压的支撑效果,提出了一种虚拟阻抗阻感比的设计方法,使不对称故障时并网点电压不平衡度最小化。并提出一种U/f-DG与从属DG的协调控制策略,使得微电网平稳度过故障暂态阶段。最后,Simulink算例仿真验证了所提故障控制策略的有效性。     

微电网控制策略分析研究

为了能够对微电网不同运行模式下分布式电源进行协调控制,在分析单个微电源3种控制方式的基础上,研究了微电网的2种综合控制策略：主从控制策略和对等控制策略。为了验证2种不同的控制策略能使微电网可靠运行,对微电网在并网状态和孤岛状态下及二者状态切换的运行特性进行仿真。通过Matlab仿真,对微电网运行中各 DG 的有功无功功率、母线电压和系统频率曲线的变化规律进行了分析,并对2种不同控制策略的正确性与可行性进行比较。仿真结果表明,2种控制策略都能实现微电网可靠运行,对等控制策略的稳定性高,但其还有许多关键技术问题尚未解决,因而就目前来说,主从控制策略的实用性更强。     

基于下垂控制的低压微电网故障控制策略

下垂控制的分布式电源(Distributed Generation, DG)接入孤岛微电网时,可在故障时呈现电压源特性以维持母线电压稳定。针对低压线路与DG对短路电流贡献能力较弱的特点,分析了非故障与对称故障时DG输出功率与母线电压的关系。提出了故障时根据输出阻抗以设置有功、无功输出参考值与改进的下垂控制策略,解决了故障时电压骤降与频率波动对输出功率的影响。计及DG输出电流受限的情况下,实现了故障时以最大功率输出并尽可能提高母线电压的目的。仿真算例结果验证了所提方法的有效性。     

微电网并离网技术

<正>(1)控制方法直流微电网包含分布式发电(Distributed Generation,DG)、电力电子变流器DC/AC、储能装置和负荷。直流微电网通过DC/AC变流器接入到交流电网,运行于并网模式,直流母线电压由DC/AC变流器稳定控制;当DC/AC变流器出现故障退出或者发生交流电网故障时,直流微电网运     

Microgrid Fault Detection Method Coordinated with a Sequence Component Current-Based Fault Control Strategy

The fault characteristics of microgrids are affected by the penetration of inverter-interfaced distributed generators (IIDGs). It makes conventional protection schemes no longer applicable. With different grid codes in different countries, IIDGs need to adopt different positive-sequence low-voltage ride-through (LVRT) control strategies during LVRT. Therefore, conventional protection schemes have to be modified according to the specific microgrid structure and the IIDGs'' LVRT strategy. In order to adapt to different grid codes, a sequence component current-based fault control strategy and a coordinated microgrid fault detection method are proposed in this paper. The fault control strategy of IIDGs comprehensively considers the coordination between voltage support and fault characteristics generation, where the sequence currents are controlled separately. The positive-sequence current control strategy aims at supporting the microgrid voltage, whereas the negative-sequence current control strategy aims at generating or enhancing specific fault characteristics. Based on the proposed fault control strategy, the grid-feeding IIDGs can be equivalent to current sources and generate or enhance the negative-sequence fault characteristics in the equivalent additional networks of negative-sequence components. The fault feeder can then be accurately located by analyzing the phase relationship between the negative-sequence fault components of voltage and current phasors. A coordinated microgrid fault detection method based on the fault control strategy of IIDGs is proposed. The proposed fault control method makes the fault component protection principle applicable to all types of faults under any operational modes of microgrids. Finally, the correctness and effectiveness of the proposed coordinated fault control and protection strategy are verified in PSCAD/EMTDC.     

面向单相微电网的双模式并联逆变器协调控制方法

微电网中的接口变流器往往采用电压控制方法或电流控制方法。对于电压控制方法,其优点是可以应用在并网/孤岛两种模式下,然而缺点是功率控制动态响应慢。电流控制方法的优点是动态响应快,但是不能应用在孤岛模式。采用分布式电源通过两个并联逆变器接入电网的结构,与传统方法不同的是,其中一个逆变器采用电压控制,另一个逆变器采用电流控制。这种方式可以同时发挥两种控制方法的优势。与此同时,加入功率耦合环节,提高电压控制逆变器和整个系统的动态特性。单相双逆变器的仿真和实验结果证实了所提出的结构与控制方法的有效性。     

基于动态拓扑分析的配电网自适应保护与自愈控制方法

配电网保护控制亟需提高保护的灵活性并缩减恢复供电时间。基于动态拓扑分析建立配电网保护控制系统图形化描述为提高保护控制自适应能力提供了解决方法。首先研究了关联子图的计算方法,将配电网自适应保护控制系统的故障辨识区域、故障动作区域的自适应动态调整转化为不同类型关联子图求取。在此基础上进行不同运行与配置情况下的保护故障辨识、动作逻辑以及自愈判断动态决策。最后通过案例说明了验证关联子图算法以及保护控制决策的正确性,有效满足配电网保护控制系统自适性需求。     

直流微电网潮流控制器与分布式储能协同控制策略

针对直流微电网互联变换器提出一种能根据两端直流母线电压判断自身传输功率方向与大小的智能控制策略。该策略首先将两个直流微电网之间的互联变换器作为微电网潮流控制器(MicrogridPowerFlowController,MPFC)来控制互联线路上的潮流。然后提出一种微网自适应功率下垂控制方法使MPCF与分布式储能协同控制直流母线电压。最后使用Matlab/Simulink仿真验证该控制方法能够有效提高系统的稳定性和效率,并且能够减小因不需要的功率流动所带来的功率损耗及储能的充放电次数。     

基于双电压环补偿的直流微网下垂控制

针对直流微网传统下垂控制中分布式电源(distributed generation,DG)输出功率分配精度和电压维持额定值间的矛盾,提出了一种基于双电压环补偿的直流微网下垂控制方法.该方法基于集中式二级控制和对等下垂控制策略,在二级控制中引入双电压环控制,其中,第一电压环保证负载功率的高精度分配,第二电压环抬高系统电压...     

一种适用于微电网的分散式自适应过电流保护

针对传统的定流继电保护不能及时响应微电网拓扑结构变化的问题,文中提出一种分散式自适应过电流保护方案。根据微电网的故障特性将微电网中的馈线以分布式电源为中心分为上游区域和下游区域。针对不同区域分别配置基于瞬时继电器的分散式保护法。最后,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC平台上建立微电网模型,验证所提方法。结果表明,所提方法能正确地切除微电网在不同运行模式、拓扑结构、DG运行状态下的故障,提高了保护的可靠性。     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

Control and protection of a microgrid connected to utility through back-to-back converters

This paper discusses the control and protection of a microgrid that is connected to utility through back-to-back converters. The back-to-back converter connection facilitates bidirectional power flow between the utility and the microgrid. These converters can operate in two different modes-one in which a fixed amount of power is drawn from the utility and the other in which the microgrid power shortfall is supplied by the utility. In the case of a fault in the utility or microgrid side, the protection system should act not only to clear the fault but also to block the back-to-back converters such that its dc bus voltage does not fall during fault. Furthermore, a converter internal mechanism prevents it from supplying high current during a fault and this complicates the operation of a protection system. To overcome this, an admittance based relay scheme is proposed, which has an inverse time characteristic based on measured admittance of the line. The proposed protection and control schemes are able to ensure reliable operation of the microgrid.