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。     

基于谐波畸变率正反馈的孤岛检测新方法

孤岛检测是微电网并网运行的必备功能,传统的被动检测方法存在盲区,而主动检测方法对微电网具有破坏性。为实现孤岛无盲区与非破坏性检测,文中提出一种基于电压谐波畸变率正反馈的孤岛检测方法。根据IEEE Std 1547规定的标准对所述方法进行了理论分析和仿真验证,结果表明该方法在电压和频率均处于正常范围的情况下,可快速、有效地检测出孤岛的发生,在电网单相及两相断路情况下仍然有效,且不受伪孤岛问题的影响。实现了非破坏性无盲区孤岛检测。     

微电网并网与孤岛运行方式转换方法

微电网的并网和孤岛2种运行方式的正确运用对提高重要负荷的供电可靠性至关重要。研究微电网的并网与孤岛运行方式之间的转换,提出一种通过连续监测大电网侧与微电网侧的电压相角和幅值的变化判断微电网运行状况进而自动转换运行方式的方法。采用PSCAD/EMTDC软件对以微型燃气轮机和燃料电池作为分布式电源的微电网进行仿真研究。仿真实验结果表明,在计划或者故障引起的切换情况下,所提微电网运行方式自动转换方法能够实现微电网运行方式的平稳过渡。     

微电网故障特性分析及孤岛时馈线保护方案研究

分布式电源在孤岛运行状态下,一旦发生故障,因输出电流受限,传统的过电流保护不再适用于微电网。针对这一问题,本文选择辐射形微电网开展研究,利用PSCAD/EMTDC软件搭建微电网模型,对微电网在并网和孤岛状态下的故障特性分别进行仿真分析,在此基础上提出过电流保护与负序过电流保护相结合的方案,并对其保护原理及配置进行说明。经分析,该保护方案能够满足微电网孤岛运行时馈线对保护的要求。     

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。     

含逆变型分布式电源的配电网保护系统研究

为研究分布式电源的故障穿越运行能力以及大电网解列后与重要负荷重构自愈的运行能力,对逆变型分布式电源(inverter-based distributed generation,IBDG)的故障外特性进行分析,提出了计及IBDG故障特性影响的配电网过电流保护整定计算方法。针对现有配电网的重合闸前、后加速配置及馈线保护切除故障策略,提出适合IBDG接入并能实现其故障穿越运行的馈线保护改进措施。利用MATLAB/Simulink仿真软件对系统进行故障仿真,仿真结果表明该改进方案能够解决IBDG接入后对配电网保护选择性方面带来的问题。     

直流微电网故障限流特性分析

直流微电网系统拓扑复杂、工作模式繁多、电力电子集成度高及各类电力电子装置耐故障冲击电流能力弱,为系统故障的保护隔离带来了巨大挑战。通过分析直流微电网故障时的暂态特性,将故障过程分为4个阶段,并针对每个阶段对直流线路、VSC换流器及其电力电子器件的影响进行分析,为针对直流微电网的故障限流方案的配置原理提供依据。通过比较分析电感型限流器和电阻型超导限流器在直流微电网中的限流特性,得出电阻型超导故障限流器在满足直流微电网因多模式切换所需的高动态性能的同时,实现了对交直流线路及换流器内部电力电子器件的故障电流的快速抑制,从而降低直流微电网对直流断路器故障隔离的快速性和开断能力要求。通过分析限流器参数对限流特性的影响规律,为其参数选择提供依据。利用PSCAD/EMTDC仿真平台对典型直流微电网短路故障及限流方案进行仿真测试,验证了直流微电网的故障特性和电阻型超导限流方法的优越性。     

孤岛微电网中虚拟机差异化故障穿越方法

孤岛条件下,多虚拟机组成的微电网在暂态过程中存在严重的过流及稳定性问题。分析了虚拟机冲击电流的数学模型,提出了快速限流控制和虚拟阻抗限流控制两种限流方法。在此基础上,考虑微电网的安全性与稳定性,提出了孤岛微电网中虚拟机差异化故障穿越控制策略。该策略对故障程度严重的近端虚拟机,采用快速电流控制抑制冲击电流同时合理分配功率;对于故障程度较浅的远端虚拟机,采用虚拟阻抗控制限制短路电流同时为微电网提供频率支撑。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了控制策略的有效性。     

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。     

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。     

含逆变型分布式电源的微网故障特征分析

微网中的微电源大多是逆变型分布式电源,其故障特征不同于传统的同步发电机,详细分析逆变型分布式电源的故障特征,以及由此类电源组成的微网的故障特征是微网保护的基础。在DigSilent仿真软件上建立了恒功率控制和恒电压频率控制的逆变型分布式电源,以及孤岛和并网2种运行模式下微网的仿真模型,分析线路发生不同故障时电源侧及故障...     

面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法

由于含有多种具有互补特性的分布式电源,多能互补微电网在能源综合利用、供电可靠性和运行经济性方面具有明显的优势。然而与传统配电网相比,各类分布式电源的并入导致微电网拓扑结构和运行方式变得更为复杂,并网和离网运行对应的故障特性存在差异,使得传统继电保护方案难以满足此类微电网保护的要求。针对这一问题,首先围绕传统继电保方案的不足展开讨论,分析微电网网内故障特点,继而提出一种适用于微电网的改进故障辨识算法,以实现对网内故障的快速准确辨识。综合考虑多能互补微网继电保护的需求,结合改进故障辨识算法,将改进电流差动保护与广域自适应电流速断保护相结合,提出一种适用于微电网分布式电源上下游线路的综合继电保护算法,在缩小故障影响范围的基础上,提高保护响应速度并降低保护拒动的概率。最后,利用RT-LAB实时仿真系统构建含风、光、储、微型燃气轮机等分布式电源在内的多能互补微网模型,通过网内模拟不同类型故障,验证了所提故障辨识和继电保算法的有效性。     

考虑光伏出力间歇性的微电网故障辨识方法

在光伏高比例接入的孤岛微电网中,太阳辐照度变化将导致光伏出力明显波动,继而影响微电网线路故障电流变化趋势。对于不同辐照度光伏出力,如何准确完成微电网故障辨识是微电网故障保护研究面临的一个重要问题。针对这一问题,首先建立了含有光伏发电的典型微网模型,分析了孤岛模式下太阳辐照度变化对网内故障电流的影响;然后利用快速小波能量熵(wavelet energy entropy,WEE)算法提取线路故障电流的暂态特征,继而选取简洁清晰的暂态特征并构建故障综合样本集;最后,利用典型故障样本集对极限学习机进行训练,形成一种新的考虑光伏出力间歇性的微网故障辨识方法。算例仿真结果表明所提方法既能精确提取不同辐照度下微网故障的暂态特征,又可准确地实现故障辨识,为微电网故障分析和保护提供了技术支持。     

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。     

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。     

故障数据分析处理系统设计与开发

故障录波数据是电力系统故障分析和保护动作判断的重要依据。针对目前故障录波装置数据分析非具体化、微机保护装置动作过程非可视化的现状,提出一种故障数据分析处理系统。通过将仿真数据或故障录波数据转换为COMTRADE格式的标准文件后输入系统,然后对故障数据进行滤波和预处理,模拟具体保护装置中各类保护模块的动作逻辑并进行分析。该系统能对不同故障条件下保护装置的动作特性,以及同一故障下不同保护元件的动作特性进行分析比较,可以深入了解微机保护装置的运行特点,分析评价实际保护装置的性能。     

孤岛运行模式下微网的稳定控制仿真分析

为了更好地分析微网系统的稳定特性及影响因素,基于PSCAD／EMTDC建立了孤岛微网系统的动态仿真模型,针对微网恒频恒压控制、高周切机、切负荷控制等措施下的系统特性进行仿真试验,结果显示：孤岛运行时微网系统整体稳定性较差,系统抗扰动能力弱,当系统发生扰动或故障时,须保证充裕的旋转备用容量或采取快速稳定控制措施才能保持系统稳定运行。同时提出了相应改进措施及建议。     

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。