大型光伏发电系统控制原理与并网特性研究

针对大型分布式电源并网特性研究的空白,就大型光伏电站内部各系统建模并分析,确立其数学模型,包括光伏电池函数、逆变器函数及控制系统函数,从而进一步分析其并网特性.研究了大型光伏系统在复杂电网环境中的输出电压、电流特性,故障状态下的低电压穿越能力,以及其他电能质量方面的问题.理论分析和实验结果证明了大型光伏电站满足电压波动、输出谐波等稳态特性和故障时动态无功补偿、低电压穿越能力、电压稳定等暂态特性要求.     

计及分布式光伏发电低电压穿越能力的主动配电网保护方法

针对高渗透率分布式光伏发电并网造成主动配电网原有保护无法适应的问题,提出计及分布式光伏发电低电压穿越能力的主动配电网保护方法。根据分布式光伏发电低电压穿越控制策略对其故障特性的影响,定性分析了光伏发电故障电流与并网点电压的相位关系,推导主动配电网各馈线电流正序故障分量特征,结合电压信息,提出基于母线故障前电压正序分量与各馈线正序电流故障分量相位比较的保护方法。最后利用PSCAD建立主动配电网系统模型,对所提方法进行仿真算例分析,结果表明该方法正确、有效。     

含分布式光伏电源的配电网故障分析与研究

针对含有光伏电源的配电网故障检修的问题,分析了光伏电站发电原理,研究了其并网过程中给配电网带来的影响。对基于低电压穿越特性的多个光伏电源短路模型的配电网故障,提出采用迭代修正的方法来对配网故障进行分析和求解。建立仿真实验对提出的方法进行验证,结果表明,该方法能够准备地对含分布式光伏电源的配电网故障特性进行分析。     

基于GB/T33593标准的DG低电压穿越输出特性研究

当含分布式电源配电网故障时,需要分布式电源提供电压支撑,要求其具备低电压穿越能力。研究分布式电源的低电压穿越输出特性对配电网故障分析和保护设计具有重要意义。依据《分布式电源并网技术要求》(GB/T33593-2017)建立了分布式电源低电压穿越控制指令和控制规则,推导出低电压穿越过程中分布式电源故障等效模型,得出分布式电源低电压穿越输出电流表达式,并阐述了含分布式电源配电网故障分析的基本方法。算例仿真结果验证了建模及理论分析的正确性。     

基于光伏并网的网源协调保护配合方法研究

针对光伏并网后对原电网结构的改变,对光伏电源本体保护在光伏电源接入后发生短路时的故障特性问题展开了一系列研究和分析,通过将理论和仿真结果结合,对光伏并网后对电网电流保护所产生的作用进行说明,深入研究了孤岛保护、光伏低电压穿越两者与自动重合闸间的配合关系,指出并网后故障位置的不同以及光伏并网位置差异对系统保护所产生的影响,最后给配电网保护提出配置方案。     

含分布式光伏的中压直流配电网接地故障暂态特性分析

针对分布式光伏接入直流配电网后故障电流分布呈现新特征的问题,以含分布式光伏的中压直流配电网为研究对象,分析直流母线发生单极接地故障时的故障暂态特征和影响机理。单极接地故障响应过程可以分为直流侧电容放电、光伏电源多回路供电、光伏电源续流以及电感续流4个阶段,并根据4个阶段的暂态特性推导得到了各故障阶段中各个变换器直流侧电容电压以及故障电流的时域表达式。通过分析故障电流的典型特征可以发现单极接地的故障电阻大小对故障电流的幅值和到达峰值的时间影响较大。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建含分布式光伏的±10 kV双端供电型直流配电网仿真模型,验证了含分布式光伏的中压直流配电网单极接地故障暂态特性理论分析的正确性。     

考虑分布式光伏低电压穿越的配电网改进短路电流计算

分布式光伏电源规模化并网使传统的短路电流计算方法不再适用。文中通过对光伏电源的并网点电压和故障输出电流进行定量分析,改进了考虑低电压穿越策略的光伏电源故障等效模型,使其更适用于实际工程计算。在此基础上利用叠加原理将配电网短路故障等效电路分解为电源不突变网络和电源突变网络,提出了改进的含分布式光伏电源配电网短路电流计算方法。通过对算例的仿真计算和数据分析,验证了所提方法的准确性和时效性。     

IIDG低压穿越模型及其在配网故障分析中的应用

在我国并网规程对分布式电源低压穿越功能的要求下,为了实现逆变型分布式电源IIDG(inverter-inter-faced distributed generator)的最优工作效率,提出了基于无功电流支撑的低电压控制策略。通过增加电压跌落门槛值实现输出有功电流的优化,并分析了采用该策略时逆变型分布式电源的故障特性。在此基础上,建立了含IIDG的配电网短路计算模型。DIGSILENT仿真表明该低电压穿越策略在电压跌落时可实现IIDG的并网运行和最大的有功输出。含IIDG的配电网短路计算模型考虑了低压穿越策略,为大规模分布式电源并网的继电保护方案提供参考。     

故障限流器对带有光伏电源的配电网低电压穿越能力的影响

本文从理论上分析了故障电流限流器在电网电压跌落时对保护电力电子开关、提高光伏电源低电压穿越的能力的影响,然后在PSCAD/EMTDC中建立了光伏、DC-DC升压转换器和逆变器的小信号模型,并将上述器件并入模拟配电网中仿真.仿真结果表明在电压跌落时故障电流限流器使故障量大小变为对电力电子开关无影响的值,验证了故障电流限流器提高光伏电源低电压穿越能力的有效性.     

光伏电源接入对配电网电压稳定的影响研究

介绍了主流并网光伏电源结构,从光伏渗透率、线路长度、系统动态负荷水平以及是否装设无功补偿装置等方面研究了并网光伏电源对典型配电网暂态电压稳定的影响,根据仿真结果对提高含光伏电源的配电网的暂态电压稳定性给出了建议。     

分布式电源对配网继电保护影响及综合改进保护方案

随着大规模分布式电源的接入,配电网的运行方式、潮流特性及短路电流等都将发生很大变化,这对配电网线路的反时限过电流保护产生较大影响。在传统电力系统反时限电流保护基础上,分析了分布式电源在故障发生时的助增电流对配电网反时限保护的影响机理和特性,提出一种利用电压因子修正的综合改进反时限过电流保护方案,以改善相邻线路保护间的配合特性来满足分布式电源接入下的继电保护要求。在PSCAD/EMTDC环境中建立了仿真模型,验证了所提方案选择性和速动性的有效性。     

基于暂态零序电流的含光伏电源配电网单相故障定位方法

针对分布式光伏电源接入配电网使得传统配电网继电保护存在可靠性、灵敏性降低的问题,提出了一种考虑母线多分支情况下应用偏度系数来衡量暂态零序电流极性的分布式故障定位方法。分析了分布式电源接入的配电网发生单相接地故障时零序电流的分布特征,发现故障时刻故障区段两端暂态零序电流极性相同,非故障区段两端暂态零序电流极性相反,引入偏度系数来衡量暂态零序电流的极性,实现分布式故障定位。仿真结果表明,该方法能够适用于含分布式光伏电源配电网的故障定位,且在不同的故障条件下具有较强的适用性。     

双馈风电场短路电流特性对距离保护的影响及保护策略研究

目前双馈风机短路电流特性对风电场送出线距离保护的影响以及相关的研究,一般是在计及Crowbar保护动作后的基础上进行的,少有考虑到计及转子侧变流器(RSC)控制后的DFIG短路电流特性对距离保护的影响。基于此,分析了计及Crowbar保护动作后和计及RSC控制两种运行工况下双馈风机的短路电流特性之间的差异。在此基础上,解析推导了计及Crowbar保护动作时的转速频率分量、计及RSC控制时的暂态自然分量对全周傅里叶算法产生的计算偏差表达式。进而分析双馈风电场提供的短路电流对传统距离保护的影响,并提出了故障后适用于两种运行工况下的时域距离保护。最后在Matlab/Simulink平台上搭建并网双馈风机电磁暂态仿真模型。仿真分析了计及Crowbar保护动作和计及RSC控制两种情况下,传统距离保护和时域距离保护的动作特性。     

基于戴维南-诺顿等效的含分布式光伏发电系统的配电网仿真分析

对含有分布式光伏发电系统的配电网及其等效模型的研究已成为配电网稳定性研究的重要手段。分别对分布式光伏发电系统、含有旋转电机和恒阻抗负荷的综合负荷以及非线性负荷的控制方案、电磁暂态特性和旋转电机的机械特性进行分析和建模,并化简为统一形式的戴维南-诺顿等效模型。论述电力电子设备硬件等效和控制等效的一致性。通过MATLAB/Simulink仿真平台对改进的IEEE 13节点配电网的等效模型与详细模型进行对比,结果显示,等效模型与详细模型的输出拟合一致,具有较好的准确性。     

分布式光伏对线路自动重合闸的影响分析

为研究分布式光伏对线路自动重合闸的影响,从重合闸动作过程中分布式光伏锁相环的动态特性出发,分析了逆变器在重合闸动作过程中的暂态过程以及分布式光伏输出特性。然后根据光伏容量与本地负荷的不同匹配程度以及不同故障位置,分别讨论了光伏接入对于重合闸的影响。最后给出了考虑分布式光伏接入的重合闸配置方式。建议在重合闸时间整定上考虑孤岛保护动作及断路器完全断开的时间。     

基于双馈风电场低电压穿越的高温超导故障限流器建模及其参数优化

针对电网故障下的双馈风力发电机组(Doubly-Fed Induction Generations, DFIG)的低电压穿越问题,提出装设电阻型高温超导故障限流器(High Temperature Superconducting Fault Current limiter, HTS-FCL)的低电压穿越保护策略。基于HTS-FCL的电特性与温度特性,采用热电类比法建立了详细的HTS-FCL仿真模型。基于DFIG的暂态模型,推导了电网故障下的DFIG暂态响应,分析了HTS-FCL保护投入后其参数对DFIG暂态响应的影响,采用模糊优化与粒子群算法相结合的方法优化了HTS-FCL的主要参数。仿真结果表明,HTS-FCL参数优化结果有较好的适用性,所提策略能够实现电网严重故障下的DFIG低电压穿越。     

光伏发电系统非计划孤岛问题的研究

被动式反孤岛保护在现场应用广泛,但存在较大的动作死区,无法完全区分孤岛效应与暂态电压跌落,因此反孤岛保护无法与光伏的低电压穿越控制形成有效的配合。针对一起配电网孤岛案例,分析了孤岛产生的机理,对基于电压和频率检测的被动式反孤岛保护的适用性进行了评估。通过建立基于PSCAD的光伏孤岛仿真模型,分析了从故障发生到孤岛产生的过程中电压和频率的暂态特性,揭示了现场保护动作特性与孤岛效应的关系,给出了基于传统配电网的保护应对建议。     

电压源换流器接地方式对直流配电系统的影响

针对低压直流(Low Voltage Direct Current, LVDC)配电系统分析比较了电压源换流器不同接地方式的优缺点。分别在换流器电容中点直接接地和高阻接地方式下,对换流器交流出口处不对称故障特性和直流线路单极接地故障特性进行了分析,并建立LVDC电磁暂态模型进行了仿真研究。对比系统不同工况下的暂态性能可知,电压源换流器电容中点高阻接地方式优于直接接地方式。高阻接地的方式对限制故障电流更为有利,同时也有利于直流配电系统故障消除后的快速恢复,这为未来直流配电系统保护方案的配置奠定了基础。