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。     

微网的有限广域一体化保护

相当规模的分布式电源渗透到配电网形成微网后,深刻地改变了原保护配置的机理.结合微网运行结构和特点,在微网继电保护中引入广域保护理念,提出了一种有限广域一体化的微网保护方案.该方案将多分布式电源以闭式环网的接线方式组成一个有限区域,并选取一个集中决策中心,根据故障分量幅值大小以及与负荷电流相位关系实现故障排查与定位.利用差动判据区内故障动作灵敏性与区外故障制动可靠性的特点,提出一种改进的新跳闸判据,实现故障隔离.最后,通过数字仿真,验证了保护方案的正确性与可行性.     

支持分布式发电的配网自愈控制系统

为了有效实现智能配电网的自愈功能,提出了基于Multi-Agent系统的含分布式发电的配网自愈控制系统。描述了配网自愈控制系统的结构,详细说明了其核心部分——预防性自愈控制和校正性自愈控制;阐述了基于Multi-Agent系统的配网自愈控制系统的三层结构、各A-gent的功能以及系统的设计和实现过程。该自愈控制系统能够有效预防配电系统中潜在事故的发生,及时检测、隔离故障元件,尽可能地保证供电的持续性。     

含微网配电网的电能质量预评估 访国网福建省电力有限公司电力科学研究院高级工程师林焱

正含微网配电网的电能质量预评估方法可为规划阶段的配电网微网建设和接入方案选择提供参考。微网接入将对配电网的电能质量造成影响。在含微网配电网的规划阶段,考虑相关分布式电源和微网对配电网电能质量的影响,从而选择合适的分布式电源和微网接入方案非常重要。为此我们有幸采访到了国网福建省电力有限公司电力科学研究院高级工程师林焱,请他就含微网配电网的电能质量预评估方法进行深入解读。     

含多微网稀疏通信优化的主动配电网分层分布式协调控制

针对多微网及主动配电网协调运行时控制目标的不同,通过多智能体系统构建含配电网级、微网级、元件级的三层协调控制架构,将调度管理过程分为配电网级智能体调度和微网级智能体调度两个部分,提出了稳态运行时主动配电网和多微网之间的互联、互动的新方案,并在元件级智能体上设计了一种基于分布式稀疏通信网络的二级优化控制器,可以实现微网内负荷波动时元件上电压、频率的快速恢复,以及联络线有功功率的精确分配。另外,为了分析通信时滞对多微网智能体之间协调控制的影响,根据图论的基本理论对通信拓扑进行了优化设计。最后,以一个含三微网群的主动配电网为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上,验证了所提控制策略的有效性。     

微网对配电网保护的影响分析

为解决分布式电源接入微网后对微电网保护的影响,针对微网中分布式电源的特点,建立微网仿真模型。在仿真模型的基础上,分析微网并网后分布式电源对配电网保护的影响。根据分布式电源与保护的位置关系,讨论当线路不同位置短路时,分布式电源产生的流过保护的故障电流大小和方向。根据故障电流的特点,得出微网接入配网时对配电网保护的影响。     

主动配电网保护方案的研究

主动配电网中含有分布式电源,故障电流的方向和幅值发生变化,传统配电网保护会因此发生误动或拒动。目前提出的解决方案大多需要引入电压信息,而配电网一般不具备此条件。文章研究了适用于主动配电网的保护技术,提出不需电压信息的方向元件,该方向元件利用母线上3条以上线路的故障分量电流相位来判断故障方向,灵敏度高。提出4种不需电压信息的保护方案,包括方向过流保护、纵联方向保护、母线保护和广域保护方案,可以为主动式配电网提供比较全面的保护,灵敏度高,动作速度快,有利于提高主动配电网对分布式电源的容纳能力。Simulink仿真验证了方案的有效性。     

含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护

针对大规模逆变型分布式电源接入配电网后对传统电流保护可靠性产生影响的问题,该文提出一种分区域电流保护方案。分析含逆变型分布式电源的配电网的故障特性,并将配电网线路划分为逆变型分布式电源的上游线路区域、下游线路区域和并网线路区域。针对上游线路区域的保护,提出一种自适应方向电流保护方案;下游线路区域则采用基于保护本地信息的自适应电流保护方案;并网线路区域考虑采用电流差动保护方案。通过算例系统进行仿真,验证了含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护方案的有效性。     

计及区域自组网的含分布式电源配电网网架柔性规划

在含分布式电源的配电网中,区域自组网的运行方式和分布式电源出力的随机性对其网架规划提出了更高要求。为此,文中计及分布式电源出力和负荷的随机性,定义了负荷供电恢复率,以此反映在网架规划方案和区域自组网方式下负荷的供电恢复情况。通过将其与分区供电要求、指定接线模式约束和支路潮流、节点电压柔性约束等作为约束条件,建立了以经济性和可靠性为目标的配电网线路开关联合优化的柔性规划模型。在该模型的网架方案可靠性评估中,计及了区域自组网运行方式下分布式电源出力和负荷的随机性对负荷供电恢复的影响,从而使所得的网架规划方案适应分布式电源的广泛接入,充分发挥电网区域自组网能力,突破了传统模型的应用局限。基于实际算例的计算分析验证了该方法的有效性,表明其可为含分布式电源配电网的网架规划提供理论依据。     

基于多智能体的交流微网电流保护研究

为了解决微网接入传统配电网的保护问题,提出基于多智能体的交流微网电流保护方案。该方案既可以利用多智能协调合作的性能更好地实现电流差动保护,又能在电网出现间歇性故障时提供三段式电流保护。基于电力多智能体分布系统基础和电流保护系统结构,具体设计了可灵活切换的多智能体交流微网电流保护方案。实例验证表明,基于多智能体的电流保护方案能适应各种交流微网环境,具有较好的实用性。     

零序非工频分量注入式微电网接地故障保护方案

微电网中含有大量的分布式电源,且具有很多不同于传统配电网的特点,传统配电网中的保护方案难以满足其对可靠性与稳定性的要求。基于微电网的结构和故障特点,建立了含多个逆变型分布式电源的微电网故障网络模型,提出了一种基于零序非工频分量注入的微电网接地故障保护方案。该方案利用注入的零序非工频电流产生的故障特征,能够正确识别并切除微电网内部的各类接地故障,且同时适用于并网和孤岛2种运行方式。最后,在PSCAD/EMTDC软件中进行了仿真分析,结果验证了所提保护方案的有效性与可靠性。     

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。     

基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化

围绕柔性互联交直流配电系统的优化调度问题展开研究.通过在配电网分区边界引入智能软开关(SOP)与直流充电装置相结合的柔性互联装置,建立了计及多种分布式资源的改进柔性互联配电系统多区域、多目标分布式优化模型.通过边界及SOP解耦模型的建立,将系统优化划分为微网子区域优化、配电网子区域优化、微网与配电网分区边界处以及柔性互联装置处优化等若干子问题.考虑对各区域隐私的保护,提出了各区域内、分区边界及SOP参与分布式优化的调度方案,设计了交替方向乘子法自适应步长调整机制,提高了计算效率.最后,通过仿真验证了算法的有效性、扩展性以及柔性互联模型的经济性.     

微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划研究

传统配电网网架规划目标单一,导致规划效果不理想且费用较高,提出引入微电网的分布式电源配网网架多目标规划方法。构建选址优化模型实现对配电网电源的规划,规划配电网内部自设设备故障、外部环境故障、设备过负荷以及反向潮流四项因素引起的故障。通过建立配电网最低年投资运行成本目标函数,构建配电网网架规划模型,实现微电网运行域分布式电源配网网架的多目标规划。实验结果表明,微电网运行域分布式电源配网网架多目标规划方法,可以提高配电网运行的可靠性和经济性,优化后的网架结构具有较高的实际工程参考意义。     

Microgrid protection based on principle of fault location

Island‐capable microgrids can potentially enhance the efficiency of distributed generations. In general, protection schemes in traditional distribution network cannot meet the requirements of microgrid internal protection. In order to solve the problem, this paper proposes the positive‐sequence fault component of current as the starting criterion. And a graph model describing the overall structure of a microgrid is established. The information about fault currents, including amplitude and direction, is acquired to locate fault branch. Furthermore, a new matrix algorithm is used to locate the fault point, so that the fault can be isolated. Finally, a microgrid model is simulated in the PSCAD/EMTDC software environment to illustrate the validity of fault location principle in microgrid protection. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于清洁能源发电系统的微网技术

清洁能源发电系统联网对于缓解传统电网供电压力,改变能源结构具有重要作用。通过分析以清洁能源发电为主的分布式电源大量联网的局限性,引入了微网技术,介绍了微网的相关概念及其基本结构、三种微网的基本控制模式：恒功率控制、考虑分布式电源功率限制的功率控制和联合最优功率控制,最后提出了微网研究中需要重点解决的问题。     

含分布式发电系统的微网技术研究综述

分布式发电系统的大规模应用将对电网运行、控制和电力市场等带来新的机遇和挑战,整合分布式发电系统、储能元件和负载的微网技术将是解决大规模分布式发电系统并网问题的有效途径之一。文章详细介绍了微网技术的相关概念、研究现状和进展情况,全面阐述了微网在运行、控制、保护、经济性等方面的特点和优势,并结合微网技术的可行性和经济性,深入探讨了微网的发展前景和研究方向,指出孤网运行下的微网可以为重要负荷用户提供高可靠性的电能。     

Dynamic performance enhancement of microgrids by advanced sliding mode controller

Dynamics are the most important problems in the microgrid operation. In the islanded microgrid, the mismatch of parallel operations of inverters during dynamics can result in the instability. This paper considers severe dynamics which can occur in the microgrid. Microgrid can have different configurations with different load and generation dynamics which are facing voltage disturbances. As a result, microgrid has many uncertainties and is placed in the distribution network where is full of voltage disturbances. Moreover, characteristics of the distribution network and distributed energy resources in the islanded mode make microgrid vulnerable and easily lead to instability. The main aim of this paper is to discuss the suitable mathematical modeling based on microgrid characteristics and to design properly inner controllers to enhance the dynamics of microgrid with uncertain and changing parameters. This paper provides a method for inner controllers of inverter-based distributed energy resources to have a suitable response for different dynamics. Parallel inverters in distribution networks were considered to be controlled by nonlinear robust voltage and current controllers. Theoretical prove beyond simulation results, reveal evidently the effectiveness of the proposed controller.     

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。