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。     

一种引入无差拍控制的微网逆变器控制策略

由于传统双环控制中的PI调节器的参数固定、自适应性差,当受到扰动或参数变化时,系统的动态性能会迅速下降。考虑到无差拍控制可以使系统具备快速的动态响应能力,设计开发出一种基于无差拍控制和双环控制的逆变器控制策略,并将改进后的控制策略应用于微电网的电压频率控制器中。最后通过matlab仿真验证得到:改进的控制器都可以使系统输出电压很好地跟踪参考指令,大大降低THD的值,同时自动补偿负载的扰动,证明了改进后的逆变器控制策略的有效性。     

直流对等式微电网混合储能系统协调控制策略

提出一种基于锂离子电池和超级电容混合储能的协调控制策略,使得混合储能系统(HESS)适用于风能、太阳能或者其他间歇式分布式电源供电的微电网。针对锂离子电池和超级电容的放电特性,提出DC-DC侧对等式并行双环控制策略,控制直流母线电压稳定的同时,利用控制环路自身带宽滤波特性及交流功率前馈达到功率分配效果;采用滞环PI控制方法,保证超级电容不会过放或者过充。DC-AC侧采用双同步坐标系下不平衡电流控制结构,有效跟踪不平衡参考电流。实验结果表明,所提出的协调控制策略能有效抑制直流母线电压冲击与波动,显著提高了系统动态响应;同时,超级电容利用效率得到提高,微电网在过渡状态下的性能也得到了改善。     

微电网含多PCS下的混合控制策略研究

在传统的微电网控制策略中,下垂控制在微电网负荷波动过高时造成其电压与频率偏移较大,而V/F控制对储能的容量要求过高。针对此缺陷,提出了一种混合式的控制策略,弥补了两种策略的缺陷。在该策略下,当作为主电源的储能系统无法支撑微网的电压与频率时,会自动转变为下垂控制,同时其他的储能系统由P/Q控制模式自动转变为下垂控制,形成多重主从控制,自动协调多个PCS(储能逆变器)的有功输出。该策略可根据实际微电网的容量进行设定并且自行控制,具有自适应性。最后,搭建了MATLAB/SIMULINK的仿真模型,验证了新策略的正确性。     

基于控制与保护协同的直流配电系统单极接地故障保护策略

随着电力电子技术的发展,柔性直流配电系统逐渐成为研究热点。单极接地故障是直流配电系统中最为常见的故障类型,当交流侧通过高阻接地时,直流侧发生单极接地故障后,故障电流变化不明显,难以准确定位。文中提出了基于控制与保护协同的双端直流配电系统单极接地故障保护策略,通过就地检测交流接地支路电流微分判断故障发生,进而快速投切交流接地支路上并联的小电阻。相比于传统的差动保护方法,所提方法省去了通信时间,有效提高了保护的快速性。同时,根据保护可靠性的要求,优选了并联小电阻的阻值。最后,在PSCAD/EMTDC平台中进行了仿真分析,验证了所提保护策略的可靠性和快速性。     

基于正序电流故障分量的输电线路故障检测

高压输电系统中传统后备保护定值整定困难,灵敏度易受到高阻接地、潮流转移等影响。文中提出了一种基于正序电流故障分量的输电线路故障检测算法。采用线路两端正序电流故障分量的矢量和幅值与矢量差幅值的比值作为线路的故障判断量,给出严格的公式推导,建立了故障检测的判据。理论分析了线路的故障判断量的分布特性,与本线路阻抗、两端背侧的系统等效阻抗、故障点位置的关系,证明了其与过渡电阻无关。在系统发生振荡时,将求解的故障定位值作为辅助判据。IEEE 39节点系统仿真实验表明,各类故障发生时所提算法均能够正确检测故障线路且不受故障位置、过渡电阻等影响,在非全相运行、负荷潮流转移时也能检测出故障线路,对两端数据的同步性要求不高。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

基于控保协同的光伏直流升压汇集系统直流故障判别方法

光伏直流升压汇集系统由于内部直流变压器间特殊的串联形式,正常运行时直流变压器汇集端口电压、电流随光伏单元出力变化而波动,当在系统出力较小且直流侧发生较大过渡电阻故障时,故障特性与正常运行出力波动的暂态过程类似,系统故障特征不明显,保护难以实现故障的准确识别。针对上述问题,设计了基于控保协同的无通信直流故障检测方案。在分析直流变压器谐波产生机理的基础上,通过改变其载波频率产生谐波扰动,并根据谐波流通路径差异实现对系统故障工况的可靠检测。PSCAD仿真结果表明,所提方法仅利用换流器本地量测信息即可实现汇集系统直流故障的可靠识别且不受光伏出力影响。     

低压双极性直流微网故障自恢复的模糊控制方法

为了提高低压双极性直流微网故障检测和诊断能力,研究了低压双极性直流微网故障自恢复控制方法。首先提取低压双极性直流微网故障特征,分析低压双极性直流微网的输出稳定性特征,估计直流微网故障自恢复参数。再对低压双极性直流微网故障控制参数优化求解,根据参数求解结果,进行故障自恢复控制的状态寻优。通过直流多馈入误差补偿方法进行低压双极性直流微网故障自恢复的模糊控制,在此基础上进行参数辨识及收敛性控制,以此提高直流微网故障自恢复控制的自适应性和参数估计能力。仿真结果表明,采用该方法进行直流微网故障自恢复控制的输出稳定性较好,计算模糊度较低,故障检测精度较高,最高达到99%,提高了直流微网故障自恢复能力和故障检测能力。     

考虑荷电状态的交直流微电网多模式协调控制策略

针对孤岛运行的交直流混合微电网,提出了一种考虑子网负载状态和储能子网荷电状态的多模式协调控制策略。状态判定级将储能荷电状态水平划分为五种模式,详细规划各模式下子网间六种功率交互状态对应的网络工况,使储能子网参与子网间功率交互的优先性随荷电状态变化。功率互助级控制各子网间双向互联变换器传输功率,本地级采用下垂控制保持子网自治。该策略可减少不必要的功率交互损耗,预先避免储能子网因过度充放失去功率调节能力。MATLAB/Simulink与RT-LAB平台上建立的仿真模型验证了所提控制策略的实时有效性。     

考虑荷电状态的交直流微电网多模式协调控制策略

针对孤岛运行的交直流混合微电网,提出了一种考虑子网负载状态和储能子网荷电状态的多模式协调控制策略。状态判定级将储能荷电状态水平划分为五种模式,详细规划各模式下子网间六种功率交互状态对应的网络工况,使储能子网参与子网间功率交互的优先性随荷电状态变化。功率互助级控制各子网间双向互联变换器传输功率,本地级采用下垂控制保持子网自治。该策略可减少不必要的功率交互损耗,预先避免储能子网因过度充放失去功率调节能力。MATLAB/Simulink与RT-LAB平台上建立的仿真模型验证了所提控制策略的实时有效性。     

基于控保协同的环形直流微网单端测距保护技术

目前,直流微网的保护方案大都依赖于线路两端直流断路器的快速开断能力与通信设备的可靠性,然而现阶段直流断路器成本高昂,且线路两端通信将会大大增加直流微网的建设运行成本。基于以上背景,文中以四端环形直流微网系统为研究对象,提出了一种基于控保协同的单端测距式保护技术。该方法分为故障控制与保护实施2个阶段。在故障控制阶段,通过改变电压源型换流器(VSC)自身以及外加可控元件的主动控制策略,使直流线路故障电流为零;在保护实施阶段,基于采用主动控制后VSC直流侧输出电压的周期性(20 ms)与电力电子元件的可控性,构建VSC与故障点的唯一回路,然后基于传统RL算法即可实现单端无差故障定位,接下来会出现线路电流持续过零,在此基础上,通过快速隔离开关实现故障隔离。该方法基于控保协同思想,消除了环网系统单端故障测距中对端电流的干扰,且线路两端无需配置直流断路器,仅利用快速隔离开关与故障控制策略进行时序逻辑上的相互配合即可实现故障隔离。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端环形直流微网系统模型,验证了该控制和保护方案的有效性。     

基于简化序分量法的分析

分析了对称分量存在不足,结合平衡线路的模变换数学特性,得出简化序分量法在输电线路的故障分析原理。提出了简化序分量法在短路和断线故障分析及选相原理,解决了距离保护作为Yd变压器远后备保护存在的问题。     

高渗透率光伏发电的直流微电网故障穿越控制策略研究

为使直流微电网具备一定的故障穿越能力,考虑增强系统对直流母线电压的调节能力,提出了基于电池储能的故障穿越方案。引入基于非线性扰动观测的前馈项,设计了基于储能单元改进下垂控制的直流微电网故障穿越控制策略。这种控制策略可以有效抑制直流母线电压波动,缩短电压调节时间,使直流母线电压保持在安全运行范围内,从而实现直流微电网在直流支路短路故障下的故障穿越。最后在Simulink中搭建有高渗透率光伏发电的直流微电网仿真模型,对所提出的方案和所设计的故障穿越控制策略进行验证。     

基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略及其实现

家庭微电网是智能配电网的重要组成部分和主要建设内容,随着智能电网的不断发展,家庭居民用电将参与电网的优化调度运行。为了适应社会的这种需要,首先以家庭可调度负荷、电动汽车和家用蓄电池工作状态作为约束条件,以用户用电成本最低和净负荷曲线平坦度为优化目标,建立了家庭微电网系统优化调度模型。其次,结合空调和热水器的工作负荷特性,提出了一种基于分时电价和需求响应的家庭微电网系统协同控制策略。对以北京市某居民小区的典型家庭微电网系统为实例的分析结果表明,采用基于所提出的优化调度模型的家庭微电网系统,可以实现对分布式光伏发电、家用蓄电池、电动汽车、家庭负荷设备的优化调度和控制。     

蓄电池SOC限值下的微电网协调控制策略研究

微电网在孤岛模式中,由光伏阵列和储能电池并联构成的光伏逆变器作为V-f模式主控单元调节系统电压频率稳定,当光伏阵列输出功率不能满足系统需求且储能电池达到SOC限值时,逆变器不能保证系统稳定。针对此问题,本文在含光伏系统最大功率跟踪和储能电池充放电特性的系统中,提出了一种改进的V-f模式和P-Q模式控制算法,采用P-Q模式下的微燃机作为后备V-f模式调节单元,通过与光伏逆变器控制模式的切换解决了系统稳定性问题,同时在光伏阵列输出功率过剩的情况下提高了可再生能源的利用率。通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证了其控制策略的有效性。     

基于双重故障模式的微型电网电压自愈控制方法研究

针对故障干扰容易造成电网负荷损失的问题与负荷裕度较小且分布不均等问题,提出双重故障模式的微型电网电压自愈控制系统等效处理微型电网运行模式.通过有向图路径矩阵及其关联矩阵确定供电路径计算传输功率,构建网络故障关联与拓扑矩阵然后对双重故障形成关联,实现负荷裕度损失较小的条件下进行微型电网电压自愈控制的目的.实验表明,故障检...     

一种新型序分量高压线路保护选相元件

提出了一种利用零序与正负序之和的相对相位关系选相新原理.该原理通过零序与正负序之和的相对相位关系,并结合零序与负序相对相位关系进行接地故障相别的判断.该选相元件从原理上克服了以往序分量选相方法受过渡电阻影响较大的缺点,原理简单,理论分析和大量的现场数据验证表明能有效可靠地选出故障相别,是高压线路保护实现单相重合闸较为理想的选相元件.     

基于集成学习的孤岛微电网源-荷协同频率控制

提出一种基于集体智慧的集成学习算法,以实现孤岛微电网下分布式电源与负荷的协同频率控制。通过引入负荷聚合商来对大规模家庭用户进行聚合,解决源—荷协同频率控制下的"维数灾难"问题。负荷聚合商根据每个家庭中温控设备的运行状态,可以连续地评估其可参与辅助调频的储备能力。集成学习算法由多个子优化器和一个学习集中器组成,子优化器发挥集体智慧能力为学习集中器提供探索和开发样本,而强化学习主要用于知识学习与迁移。通过孤岛微电网的仿真算例可以验证集成学习能够有效满足源—荷协同频率控制的周期要求和质量要求。     

采用主从控制策略的微电网等值方法

微电网中含有规模化灵活可控的柔性元件,采用传统配电网等值方法进行微电网等值会带来一定的不适应性。为此采用电力系统负荷建模中的总体测辨法研究微电网的等值模型,在考虑微电网控制策略对其外特性影响的基础上提出合理的模型结构,并用免疫算法对模型参数进行辨识,所提出的模型为非机理模型,能较好地还原微电网的动态特性。最后,通过故障仿真校验的方式验证了模型的有效性。