微网的分层协同保护

基于实际逆变器限流特性提出了逆变器控制方案,并在该基础上进行微网建模。微网保护设计主要考虑的是微网自身特点以及微网对配电网保护产生的影响。通过获取故障电流方向锁定故障区域,克服了微网自身特点带来的问题。采用分层协调方案解决了微网对配电网带来的影响。通过PSCAD进行算例仿真分析,验证了文中建模和控制方案的正确性和有效性。     

含有逆变器的微网保护方法的研究

微网故障检测与保护的研究是配电网领域的热点问题。文中首先分析了微网保护面临的主要问题,然后提出了一种新的对含有逆变器分布式电源的微网内部故障的保护方法:实时计算分布式电源等效工频阻抗幅值的变化情况来识别微网内部线路故障;利用不平衡电流来识别微网内部负荷故障;最后基于PSACD/EMTDC搭建的仿真模型验证了新方法的正确性。     

孤岛微网无功负荷合理分担控制方法

微网中存在多个微源时,负荷能够按照微源容量实现合理的分担,这是微网稳定运行的控制目标之一。由于各个逆变器之间线路阻抗不匹配以及局部负荷的存在等因素,无功负荷很难在各个微源之间按容量实现合理分担。此外,逆变器之间的电压差可能会产生较大环流,从而损坏设备,对系统的正常运行造成不良的影响。针对这些问题,给出了一种基于虚拟阻抗的改进型下垂控制策略来解决。最后在PSCAD软件上搭建微网试验模型,进行仿真验证。仿真结果表明,当逆变器之间线路阻抗不匹配以及局部负荷存在时,该控制方法能够保证无功负荷在微源之间按容量实现合理分担,同时有效地抑制了环流的产生。     

孤岛微网不平衡负荷下控制策略

在三相孤岛微网系统中,负载的不平衡将会导致负序电流和电压的产生。线路参数的差异会造成各微源之间负序电流的无序分配,低压电网中较大的线路阻抗将会进一步增大微网的不平衡性,进而影响负荷的正常工作。针对这些问题提出了一种基于PR控制器的孤岛微网不平衡负荷下控制策略。该策略通过两相静止坐标系下的正负序独立控制,实现了负序虚拟负阻抗的设计,减小了微源传输阻抗,实现了微源之间负序环流的抑制,并减小了PCC点的电压不平衡度,保证了微源以及微网的正常工作。通过Matlab/Simulink的仿真验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。     

带容错逆变器的孤岛微网系统及其稳定性研究

提出了一种应用于孤岛微网的容错逆变器及其控制方法,并对带容错逆变器的孤岛微网系统的稳定性进行小信号建模分析。当容错逆变器某一相桥臂中的功率开关器件故障时,用直流侧电源来替代故障桥臂,使系统在故障发生后依然能够稳定运行。在逆变器的电压-电流控制环中加入虚拟阻抗,以抵消两个微源之间的环流。建立了带容错逆变器孤岛微网系统的小信号状态空间模型,利用特征值分析法对系统状态矩阵的特征根进行分析,研究了逆变器的容错拓扑结构、滤波电容以及虚拟阻抗对系统稳定性的影响。在仿真平台上搭建了带容错逆变器的孤岛微网的仿真模型,仿真结果验证了所提容错逆变器拓扑结构及其控制策略的正确性与有效性,系统在故障状态下仍能保持稳定。     

环形直流微网短路故障分析及保护方法

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电流及其差动电流来定位和隔离故障线路,并配备欠电压后备保护以确保故障下直流微网系统的安全运行。基于MATLAB/Simulink对环形直流微网进行仿真研究以验证所提保护策略的可行性。仿真结果表明,在线路发生双极短路故障时,保护系统能够根据线路差动电流值做出快速响应,从而实现了直流微网系统短路故障的定位和隔离。     

一种适用于低压微网的控制策略设计

考虑到微网在联网模式和孤岛模式2种典型运行方式下,系统对微源的要求不同,分别采用不同的控制方法实现了对微网的综合控制.针对在低压系统中线路阻抗呈阻性的特点,对下垂控制器进行了重新设计.设计了一种电压-电流双环控制,分析了电压环PI参数对逆变器输出阻抗的影响,并通过参数的选择使得逆变器输出阻抗也呈阻性.提出了一种同步并网控制器的设计,通过对微网2种运行模式切换和孤岛负荷变化时的仿真,验证了该控制策略可以满足微网快速、稳定、可靠的运行要求.     

含大容量分布式电源的配电网继电保护影响分析和保护方案研究

分布式电源的接入使配网由单电源变成多电源结构,当线路或母线发生短路故障时,含大容量分布式电源配网产生的短路电流会对原有保护配置产生影响,造成保护装置拒动或误动。对在未接入和接入DG的配网结构下,相同点发生短路故障时流过各保护装置的短路电流大小和对保护的影响进行了研究,对含DG的配网重合闸方式进行了分析,并提出了一种新的保护方法。     

光伏微源特性对串联型微网电压稳定性的影响

针对微源逆变器串联连接的微网系统,分析了光伏微源特性对串联型微网(series micro-grids,SMGs)系统电压稳定性的影响。首先分析了系统结构;其次建立了复杂环境条件下光伏阵列模型,讨论了各微源直流链电压与系统输出电压之间的关系;最后分析了微源特性对SMGs输出电压的影响机理,并研究了基于混合储能的稳定性控制策略。算例结果验证了该控制策略的有效性。     

一种适用于低压微电网的改进型下垂控制器

针对低压微电网中采用传统下垂控制器多微源之间功率分配精度不高和非线性负载影响的问题,通过虚拟阻抗的设计,将等效线路阻抗设计为在工频附近呈现阻性,满足低压微电网的线路阻抗特点,同时降低了微源逆变器功率均分控制对输出线路阻抗的敏感性;等效线路阻抗在高频谐波段呈感性,有效抑制非线性负载造成的高频谐波。同时改进了功率控制环,避免了较大的阻性等效输出阻抗造成电压降低的问题,加入的并网自动跟踪相角控制器在计划并网前自动调整微源输出电压相角,保证并网过程平滑过渡。仿真结果验证了提出的改进下垂控制器可以消除微源之间的环流,同时抑制高频谐波,输出电压与设定值无静差且并网过程平滑无冲击;基于DSP的样机实验结果也验证了该方法的正确性和可靠性。     

微电网继电保护技术研究综述

针对微电网控制灵活、短路故障电流小、潮流双向流动等新的故障特性,根据微电网保护的已有研究成果,对微电网保护技术进行了综述。结合微电网的结构特征,提出了微电网保护的基本要求,分析归纳了微电网保护的三种可行方案;探讨了微电网的不同隔离策略、不同接地方式、不同运行方式以及潮流特性对微电网保护的影响。总结了微电网继电保护技术在国内外的最新研究成果,并提炼出现阶段微电网保护技术研究中的关键问题和研究现状。最后,对微电网保护的研究方向和发展目标进行了展望,指出结合微电网故障特征与微电网控制功能的集成化保护将是微电网保护技术的主要研究方向,而实现微电网隔离策略的最优化、信息采集的广域化以及保护功能的集成化将是微电网保护的发展目标。     

微电网中的线路阻抗测量方法研究

微网是解决大规模分布式发电并网的有效方法,微网中逆变器的功率均分及微网系统的建模及稳定性分析是目前的研究热点。要实现微网逆变器功率均分控制和建立微网系统精确模型,微网中馈线阻抗是不可缺少的重要参数,现有多种线路阻抗实时测量方法基本是基于分布式发电或者大电力系统应用考虑,在微电网中应用受到限制。分析了现有的阻抗测量方法的优缺点,针对现有线路阻抗测量技术存在的不足和应用场合限制,提出一种基于MGCC协调控制的,适用于微网中应用的线路阻抗测量方法。文章针对所提的测量方法进行了理论分析和仿真验证,证明了所提方案的可行性。     

基于逆变型分布式电源微电网保护的研究

针对逆变型分布式电源的微电网不同于传统电源的控制方式、短路故障电流小和电流双向潮流流通等特点,讨论了微电网保护与传统电网保护的区别及分布式电源的接入对配电网的影响。通过介绍逆变型分布式电源的控制特点,总结了2种不同类型的微电网保护方法,即基于传统过电流保护方法和基于现代通信、计算机技术的数字网络化保护方法。     

一种基于改进阻抗法的直流微网故障定位方法

直流配电网故障定位是排查故障、保障线路安全和保证供电质量的关键。文中研究了现今直流微网中的故障定位技术,在基于电压源换流器的直流微网中分析了单极故障和极间短路故障时的故障响应特性,提出了一种利用换流器出口侧电容放电过程,提取其中的故障电压电流信息计算线路电感值从而确定出故障位置的新方法。根据电压关系将故障过程分段,利用暂态电流的变化率进行故障选线,再根据故障电路的二阶响应过程,确定出故障位置。在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证,结果表明,定位算法能够准确识别出故障类型以及故障线路并精确定位出故障位置。极间短路故障的定位误差在0.5%以内,单极接地故障的定位误差在3%以内。     

基于低电压的反时限微网保护方案

针对由逆变型分布式电源组成的微网,在低电压保护的基础上,利用距离保护的一部分思想,提出了低电压反时限微网保护方案。对比传统的保护方案,在不同短路故障情况下,对保护原理和动作特性、保护之间的配合进行了研究,并研究分析含有直接接地的旋转式微源的微网,以及过渡电阻等特殊问题对于低电压反时限保护方案的影响,并提出改进建议。在MATLAB/Simulink环境下建立了含有不同控制方式的分布式电源的微网模型,并在此基础上对保护方案进行仿真验证,仿真结果表明该方案在微网并网和孤岛条件下,均有良好的动作性,而且具有较快的切除故障能力,并有一定程度的抗过渡电阻能力。     

一种基于内模控制的光伏逆变器功率控制策略

为改善微电网电能质量,解决微电网独立控制有功和无功控制问题,分析了两电平三相三线制电压源逆变器的控制方案,建立数学模型,运用瞬时功率理论推导出参考电流计算公式,提出由内外两层组成的串级控制策略。内层控制器采用内模一阶过程控制技术调节q轴和d轴的交流电流实现电流控制,外层控制器采用内模二阶过程的前馈控制策略实现直流母线电压控制。通过仿真验证,该控制策略可以有效的进行微电网逆变器有功和无功控制,实现逆变器跟随电网电压跌落自动调节直流侧电压功能,为改善微电网电能质量控制研究提供了一种新方法。     

光伏并网系统送出线路不对称故障的差动保护灵敏度研究

针对光伏并网发电系统的故障特性,分析了在并网送出线路发生不对称跌落时,比率制动特性差动保护在光伏逆变器有无无功补偿条件下的灵敏度。结果表明,在无功补偿状态下,光伏并网发电系统送出线部分的传统比率制动特性差动保护灵敏度下降。通过比较传统比率制动特性曲线的整定方式,不过原点的特性曲线在灵敏度的方面具有更大优势。在此基础上,考虑到不对称故障中零序电流受故障电阻和负荷电流影响小及低电压穿越(LVRT)期间以电网电压正序分量定向的逆变器控制策略,零序电流作为保护判据的传统比率制动式差动保护,由于不受无功补偿电流的影响且保护动作整定值较小,具有更高的灵敏度,作为光伏送出线路的保护效果更佳。通过Simulink搭建光伏并网发电系统仿真模型验证了这一结论。     

光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究

光伏逆变器在弱电网下运行时,不均匀的线路阻抗使微电网控制系统功率因数下降、带宽变窄、控制性能减弱、跟踪误差变差,甚至导致逆变器系统退出运行等现象。为此,首先在双闭环控制方式下,通过电压环振荡处理引入瞬时无功控制手段与电压前馈控制方式来减少无功输出,提高逆变器控制系统并网电流质量。其次采用锁相环与锁频环复合同步手段优化跟踪质量,提高控制系统功率因数以及抗干扰能力。最后通过搭建两台2 kW同型号的单向并网逆变器并联运行的实验平台验证了该控制方法的正确性与实用性。     

基于线模电流故障分量的高压直流输电线路纵联保护方案

针对现有高压直流输电线路纵联保护受分布电容影响大,动作速度慢从而导致系统闭锁这一问题,提出了一种不受分布电容影响的高压直流输电线路方向纵联保护方案。通过分析模电流传输特性得到线模电流具有受分布电容影响小的特点。基于输电线路线模阻抗推导了区内和区外故障下线路两侧测点电流幅值特征,从而利用整流侧和逆变侧测点线模电流故障分量幅值比的差异作为保护判据,构建了区内外故障识别方案,并通过理论分析为保护阈值选取提供了依据。仿真结果表明,所提保护方案能够可靠识别区内外故障,保护动作不受分布电容影响,对采样和通信要求不高,并具有较强的耐过渡电阻能力和抗噪性。     

一种适用于微电网状态无缝切换的混合控制策略

针对传统微电源逆变器控制算法需要在微电网并网和孤岛运行时切换的弊端,提出一种适用于微电网无缝切换的混合控制策略。该混合控制策略算法可以同时支持并网和孤岛运行状态,消除了在微电网状态切换时由于软件进行切换所带来的冲击。该算法在并网阶段微电源逆变器具有有源滤波器功能,消除非线性负载对电网带来的谐波电流;其电压环采用比例谐振控制器有效消除孤岛时微电源逆变器输出的电压静差。仿真结果验证了控制策略的正确性。