新型微电网外部短路故障保护方案

结合微电网与配电网的隔离策略,提出了一种基于正序故障分量原理的新型微电网外部短路故障保护方案。该原理分别提取微电网与配电网之间的联络线两端的正序故障分量进行阻抗计算,然后利用阻抗角构成的新判据确定是否发生微电网外部故障。该原理无需考虑负荷电流和故障电阻的影响,克服了微电网故障时短路故障电流小以及潮流双向流动的问题。同时采用正序故障分量电流幅值差动保护作为阻抗角保护判据的启动判据,构成了一套完整有效的微电网外部短路故障保护方案。用PSCAD/EMTDC建立一个连接配电网的微电网仿真模型,进行各种短路故障仿真,仿真结果验证了所述保护方案的正确性和有效性。     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

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。     

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。     

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。     

发电机励磁回路接地保护方案的研究

针对发电机励磁回路接地保护中广泛使用的乒乓式发电机励磁回路一点接地保护的缺陷,叠加一方波装置进行改进,提出了一套全新、完整的一点接地保护方案,消除了原保护装置在发电机停机或无励磁空转状态的缺陷。     

微电网保护研究综述

微电网的保护是微电网大规模发展过程中需要解决的关键问题之一。由于微电网存在孤岛运行模式以及分布式电源的大量接入,导致其故障电流的特征不明显,使得配电网中传统的保护策略存在拒动或者误动的情况,国内外研究人员针对此问题展开广泛研究。总结并分析了近年来微电网保护领域内的研究成果,首先梳理出微电网保护需要克服的难点和关键技术,然后将相关文献中采用的微电网保护方法分成七类,分别归纳了差动保护、过流保护、距离保护、自适应保护、基于电压量的保护、基于智能算法的保护以及故障电流补偿方法的技术特点和适用性。最后,在结论部分给出了微电网保护技术的主要特点和未来发展趋势,为其后续研究和应用提供参考。     

基于虚拟同步发电机的微电网逆变器

本文根据微电网对逆变器性能的要求,借鉴同步发电机的经典数学模型,设计了一种适用于微电网的逆变器控制模型(虚拟同步发电机)。该逆变器具有功率、电压、频率调节的功能,能够根据电网自身以及负荷的变化合理调整输出以满足系统的稳定性要求。在MATLAB/Simulink环境下搭建了该系统的仿真模型,仿真结果验证了该方法的正确性和合理性。     

注入式定子接地保护新方案及应用

本文论述了一种微机型注入式发电机绕组接地保护的新原理，构成及相应的应用计算，该保护适用于各种容量的发电机，作为１００％定子接地或转子接地保护。     

基于本地信息的有限选择性直流微电网保护方案

为兼顾直流保护的经济性和选择性,提出一种面向双端直流微电网的有限选择性直流保护方案。首先划分保护区域,分析直流短路故障下的突变电流方向和变化率特征。继而利用区域出口线路的电流突变量信息和有限数目直流断路器的延时配合,形成二级级差式保护方案。待故障电流降至为零,分布式电源有序重启,基于本地电流或电压信息完成“握手式”的健全区域供电恢复。Pscad仿真结果表明,所提保护方案能够摆脱对远程通信的依赖,实现对故障区域的快速辨识和有效隔离。     

基于故障分量的微电网保护适用性

微电网具有潮流双向流动、并网孤岛运行时故障电流差别大以及拓扑结构灵活多变的特点,给微电网的保护带来了很大的挑战。基于故障分量原理的保护相较于其余的保护方法具有明显的优势,但微电网中的大多数微电源经逆变器接入电网,其故障特性主要受控制策略影响,不同于传统的同步发电机,现有的故障分量分析方法已不再适用。因此,分析故障分量保护在含逆变型分布式电源(IIDG)的微电网中的适用性十分必要。文中主要针对IIDG在恒功率控制策略下的等效模型,建立含多个IIDG的微电网故障附加网络,比较同一母线上的故障线路与其余馈线的正序电流故障分量,从幅值和相位两个角度对故障分量原理进行了分析,并在PSCAD软件中对微电网模型进行了仿真,验证了分析的正确性。     

光储柴独立微电网中的虚拟同步发电机控制策略

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统组成的独立微网,提出一种适合微网在孤岛模式下稳定运行的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型,并分析其输出电压和转速的阶跃响应特性;其次,在充分考虑DGS和VSG不同控制特性的基础上,提出一种适应独立微网分层协调控制的改进型VSG策略;然后,在基本VSG控制器中增加虚拟阻抗环节,灵活实现对微网谐波的抑制;最后,建立一套包含2台100 k V·A VSG及1台440 k W DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

A Decision-Tree Scheme for Responding to Uncertainties in Microgrid Protection Coordination

In addition to the dynamic nature of microgrids, uncertainty in the proper operation of protection system and communication links are other challenges affecting the protection coordination of these networks. Therefore, in this paper, a new protection coordination plan based on decision tree for considering uncertainties in the topology of microgrid, protection system, and communication links is presented. The proposed method allows the adaptive protection to make global decisions and adopt the best strategy to clear faults depending on considered uncertainties. Since circuit breakers are the most prone to failure equipment in the protection system due to fault-caused stress, this paper models uncertainty in the protection system with uncertainty in the performance of circuit breakers. In order to consider uncertainty in circuit breakers and communication links, their probability of correct operation are not considered fixed but variable, respectively, proportional to the fault current flowing through the circuit breakers and the latency of communication links. The proposed plan was tested on a sample microgrid in DIgSILENT Power Factory. Results prove that using the proposed method, adaptive protection can establish an optimal sequence of strategies so that with the failure of each strategy, the best backup strategy is replaced given the uncertainties.     

面向多逆变器的微电网电压控制策略

针对微电网孤岛运行时有功和无功分量严重耦合引起的无功功率无法精确分配和增加虚拟电抗带来的电压跌落问题,在虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)一次电压控制器的基础上,提出一种在线计算电压控制器参考输入电压的新算法,根据调度有功和无功功率预先估算感应电动势,补偿VSG固有下垂特性和线路阻抗的电压跌落,保证VSG按照设定的U-Q下垂特性运行;设计二次电压控制,用以解决上层调度的周期性、负荷波动的随机性及一次电压控制的有差性等带来的电压质量问题;最后,在Matlab/Simulink仿真平台上验证了所提方案的效果。     

基于新型模糊自适应惯量VSG的微网频率波动抑制

传统的恒输出校正因子模糊自适应惯量控制器的计算结果变化平缓,会导致在频率偏差接近许可值时无法提供足够的惯量以阻止频率进一步偏离.为解决该问题,提出了一种改进型模糊自适应惯量虚拟同步发电机(VSG)技术抑制微网频率波动.其创新性体现在提出了频率偏差界限的概念,并将其融入至模糊控制器设计过程中,实现了当微网频率偏差小于偏差...     

微电网继电保护中特殊性问题解决方案的探讨

以太阳能、风能为代表的可再生能源并网发电对配电系统深层次的影响正在显现,为此,微电网的研究得到了国内外工程界和学术界的广泛关注。文中首先通过对微电网形成方式的分析,提出其内部短路电流由微电源提供的结论,据此提出微电网保护所面临的选择性差、灵敏度低以及因微电源易脱网而造成的特殊性问题。在归纳并分析基于本地信息和基于多地信息的微电网保护研究现状的基础上,对采用基于本地信息和多地信息解决微电网保护问题面临的关键技术、实现方案以及进一步的研发思路进行了探讨。     

改善独立微网频率动态特性的虚拟同步发电机模型预测控制

随着分布式能源在独立微网内的渗透率不断升高,系统惯量水平逐渐降低。虚拟同步发电机(VSG)由于能够模拟惯量,对系统频率的动态变化具有一定的阻尼作用,已逐步应用于微网中。针对新能源出力波动或负荷投切等导致微网内瞬时功率失衡,进而引起系统频率振荡甚至超过安全约束的问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的VSG控制方法。建立了以频率变化率为约束,以频率偏差和VSG出力加权值为优化目标的预测模型。设计了根据系统频率及VSG输出电压—电流等物理量,利用预测模型计算所需功率增量,并据此改变VSG输入功率设定值的整体控制策略。同时,给出了预测模型的求解算法,并对算法收敛性进行分析,为关键参数的选取提供了依据。通过独立微网内负荷投切和分布式电源出力波动等典型工况下的仿真,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

一种适用于微电网的分散式自适应过电流保护

针对传统的定流继电保护不能及时响应微电网拓扑结构变化的问题,文中提出一种分散式自适应过电流保护方案。根据微电网的故障特性将微电网中的馈线以分布式电源为中心分为上游区域和下游区域。针对不同区域分别配置基于瞬时继电器的分散式保护法。最后,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC平台上建立微电网模型,验证所提方法。结果表明,所提方法能正确地切除微电网在不同运行模式、拓扑结构、DG运行状态下的故障,提高了保护的可靠性。