微电网接地方式比较研究

为了确定适合微电网的接地方式,分析总结了微电网中三类可能的接地方式（TN,TN,IT）的主要特点。并以ICCS/NTUA微电网标准模型为例,基于微电源的简化等效模型,在PSCAD/EMTDC中建立各种不同接地方式下的微电网仿真模型。比较研究了在并网模式和孤网模式下不同接地方式对微电网故障特性及其继电保护的影响。仿真分析结果表明TN-C-S方式下的故障电流足够大,能够及时地启动过电流保护装置,且设备接触电压比较低,能为低压用户的安全提供更可靠的保证,是最适合微电网的接地方式。     

城市微电网接地系统选择与设计

为获得适合城市微电网的接地方案,文中基于城市微电网接地案例在PSCAD/EMTDC中搭建3种不同接地方式(TN、TT及IT)的仿真模型,研究了各接地系统故障电流水平,仿真验证了过流保护及剩余电流动作保护的灵敏性;基于仿真模型,分析了总等电位联接下TN接地系统的安全性,并提出非等电位联接下TT及IT接地系统要配置快速可靠的剩余电流动作保护装置。综合各接地系统优缺点,获得适用于城市微电网案例的混合接地系统。     

基于电流行波的微电网保护策略

针对微电网的故障电流小、潮流双向性等特性,提出了适合微电网的保护策略并进行了仿真。传统的基于过电流的电网保护技术对于微电网的保护受到一定限制,因而需要对新的技术进行探索。在对这些因素分析的基础上,提出了微电网的保护策略:通过小波变换对电流行波进行分析判断故障位置,母线电压确定故障发生与否及扰动电压判断故障类型。利用SVPWM控制原理在Matlab/Simulink中使用SimPowerSystems搭建微电网的模型,并对孤岛运行模式下微电网不同的故障类型进行仿真分析,仿真结果表明所提出的保护策略在孤岛运行的方式下是有效的。     

不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术

光储直流微电网接地过程中会产生大量的电压波动,其对微电网电力信号稳定性具有恶劣影响。由于当前光储直流微电网接地抗干扰技术的电压扰动信号捕捉能力较差,导致其无法在不同电压扰动下完成信号抗干扰处理,故设计不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术。首先构建光储直流微电网模型,然后确定在接地工作中使用的并网变换器微电网设备,分析接地过程中的电流变化情况。采用粒子群优化算法,设计电压扰动信号检测算法。最后根据信号检测结果,将微电网接地方式设定为混合型接地模式,处理微电网交流回路中的干扰信号。仿真结果表明,所提的不同电压扰动下光储直流微电网接地抗干扰技术在多种电压扰动下,可有效剔除干扰信号,保证了电网信号输出的稳定性。     

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。     

零序非工频分量注入式微电网接地故障保护方案

微电网中含有大量的分布式电源,且具有很多不同于传统配电网的特点,传统配电网中的保护方案难以满足其对可靠性与稳定性的要求。基于微电网的结构和故障特点,建立了含多个逆变型分布式电源的微电网故障网络模型,提出了一种基于零序非工频分量注入的微电网接地故障保护方案。该方案利用注入的零序非工频电流产生的故障特征,能够正确识别并切除微电网内部的各类接地故障,且同时适用于并网和孤岛2种运行方式。最后,在PSCAD/EMTDC软件中进行了仿真分析,结果验证了所提保护方案的有效性与可靠性。     

孤岛直流微电网接地运行方式及接地故障特性研究

随着分布式光伏渗透率的升高以及直流用电负荷的增加,低压直流微电网供用电形式将成为未来发展趋势。接地方式对直流微电网的运行、安全、绝缘水平和保护配置均有重要影响。针对孤岛低压直流微电网系统,分析了双向Buck-Boost变换器网侧采用不同接地方式时的单极接地故障机理与特性。以网侧单极接地故障和储能端口单极接地故障为典型故障场景,对比分析了不同接地方式下网侧电压波动、故障电流水平、储能端电压波动等暂态特性,讨论了接地电阻对故障特性的影响,分析了不同接地方式的优缺点及各自的应用场景。研究结果可为孤岛直流微电网的接地方式选择和保护配置提供参考。     

园区直流微电网的故障分析及保护配置方案研究

首先,基于园区直流微电网的构成和特点,分析了不同接地方式的故障特性及其对故障检测装置的要求,并推导了故障电压、电流响应曲线。其次,根据电力电子变压器拓扑结构,证明欠阻尼条件下电流不存在振荡问题。再次,对采取保护配置方案前后的短路电流进行对比,同时考虑故障时设备安全及保护配合等因素,给出了保护配置方案的约束条件。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建园区直流微电网模型,对所提方案进行了仿真验证。结果表明：采取保护配置方案后短路电流明显下降,电流持续时间变长,根据保护装置参考条件所得的参数值满足故障电流检测与保护判断所需时间。     

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。     

基于变流器控制策略的微电网故障特性仿真研究

微电网中分布式电源(Distributed Generators, DG)变流器的控制策略不同,可能导致不同的故障特征,进而影响保护的配置。为此,对DG变流器的下垂控制策略和虚拟同步机(VirtualSynchronousGenerator,VSG)控制策略的特性进行比较分析。并针对一种简化的微电网等效模型,用Matlab/Simulink分别对各种条件下的故障特性进行仿真研究。对仿真结果进行比较表明,DG采取不同的控制策略时,微电网故障时在短路电流幅值变化、暂态过电压持续时间、故障后系统保持稳定等方面均有不同特点。研究结果可为微电网的保护配置提供相应的参考。