基于Matlab的微电网孤岛运行仿真研究

微电网技术是21世纪电网发展的一个重要方向.这种全新的供配电形式,不仅更适合于新能源接入,而且人性化地赋予了电力用户更多的选择和管理空间.利用Matlab/Simulink软件模拟搭建了一个由风能和水能提供电源的微电网仿真平台,并对平台在遇到主网故障时的两种运行模式(关闭/开启孤岛运行)进行了仿真.结果表明,关闭孤岛运行模式时,微电网将在大电网故障时承受长时间及大幅值的功率与电压波动;开启孤岛运行模式时,微电网的功率与电压波动将有所减弱,能较好保证微电网的供电稳定和设备安全.研究表明,微电网的孤岛运行机制是有效且必要的.     

一种适用于微电网黑启动的改进微源电压控制策略

孤岛运行的微电网故障后,系统的重新恢复供电关系到微网能否安全稳定运行。文章根据光储微电网中各微源的特性以及黑启动微源的选取原则,选取合适的黑启动电源。为了让黑启动电源在系统恢复初期更好地为微网交流母线提供电压频率支撑,提出一种适用于微电网黑启动的微源电压控制策略,通过改进微源下垂特性,实现微电源输出电压从零开始上升建立电压的过程,确保配电变压器的零起升压功能。最后,在PSCAD仿真平台上搭建了相应模型进行仿真,结果表明,所提电压控制策略有效支撑了微网孤岛运行的电压频率,提高了微网的安全稳定性。     

计及限流—储能协调控制的高渗透率微电网故障穿越能力探讨

高渗透微电网在短路故障时的应对机制及暂态性能将对配电网的运行产生重要影响,确保故障下微电网与配电网的安全可靠运行具有极强的理论和现实意义。解析了不同故障位置下微电网的应对处理机制,并提出了一种结合故障限流器与储能装置的协调控制理念,以期使高渗透微电网在无需孤岛运行时实现故障穿越,在应转为孤岛运行时实现平稳过渡。在此基础上,针对国内外的相关研究现状开展了概述及分析,并以某微电网系统范例为具体对象,验证了限流-储能协调控制在强化微电网暂态性能的有效性和可行性。     

微电网平滑切换中变流器的控制策略仿真研究

微电网系统并网与孤岛运行方式的平滑切换,是实现微电网经济、技术优势的关键,也是保证系统安全稳定运行、区域内重要负荷供电质量的重要手段。文章介绍了微电网系统中微电源变流器的控制方法与控制器结构,基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了含光储微电网模型,研究了微电网系统中变流器的PQ控制、V/f控制及两者间的平滑切换控制策略,对微电网的并离网转换、孤岛检测进行了仿真分析。仿真结果证明,所提出的微电网变流器控制策略有效实现了微电网的平滑切换。     

基于零序电压相位变化的分布式光伏发电孤岛保护方法

分布式光伏主要接入35 kV及以下低压配电网,低压配电网故障主要以单相接地故障为主,约占70%以上。由于单相接地故障不影响系统功率正常输送,当电网发生故障时,常规分布式光伏孤岛保护方法存在孤岛判别失效及不可靠问题,给电网安全稳定运行带来严重挑战。首先,推导了电网发生单相接地故障时的零序电压表达式,定性分析了影响零序电压大小和相位的关键因素。其次,对比分析了电网中性点不接电和经消弧线圈接地2种方式下,电网发生单相接地故障时的零序电压大小和相位变化规律,在此基础上,提出了基于零序电压相位变化的分布式光伏孤岛识别方法。最后,对所提出的孤岛保护方法在实际工程中的应用提出建议。     

区域配电网中逆变型分布式电源不同控制方式下故障特性分析

由于逆变型分布式电源在中低压配电网中渗透率的增加,区域配电网运行模式及网内DG控制方式会对故障后输出的电流及端口电压产生明显影响。文章首先分析了区域配电网并网运行模式下电压控制和电流控制IBDG在PQ策略下的故障特性,然后分析了孤岛下电压控制IBDG在Droop策略下的故障特性,为了抑制电压波动并调节系统电压,设计了一种容性等效输出阻抗的电压电流环,并建立了子配网孤岛下不同故障类型的分析计算模型。最后基于PSCAD搭建了仿真模型,通过仿真分析验证该方法的正确性与有效性。     

10kV配电网接地方式改造风险分析与防范策略研究

针对中性点经消弧线圈接地方式运行的10kV配电网系统存在难以准确快速地隔离接地故障的问题,介绍了一种10kV可控电阻接地系统,系统正常运行时中性点经消弧线圈接地运行,仅在接地故障无法切除时投入小电阻,由零序保护迅速地隔离接地故障.文中详细地分析了该系统在10kV零序保护定值整定、10kV零序电流互感器安装接线、运行方式转换等方面存在的风险,并提出了相应的控制策略,确保变电站10kV可控电阻接地系统运行时风险可控,进一步保障了设备安全运行,提高了10kV系统供电可靠性.     

城市微电网控制策略的研究

城市微电网是智能电网的重要组成部分,对微电网中各个并网逆变器进行协调控制,保证系统稳定和高效运行,是微电网控制技术研究的重点。通过展示城市微电网拓扑结构示意图,对其构成及运行特性进行了分析。分析和研究了微电网处在不同运行状态下的控制策略。分析认为:对于风力发电、光伏发电等间歇性能源发电,可以采用PQ控制策略或者倒下垂控制策略,用以优化系统运行;V/f控制、下垂控制策略能够为分布式微电源在孤岛模式下提供电压和频率支撑,确保用电客户的供电需求;设计的并网同步控制器,能够减小分布式微电源从孤岛向并网模式切换时对配电网的冲击,从而提高了微电网系统的动态稳定性。在比对城市微电网典型控制策略优劣的基础上,提出了低压微电网控制策略的发展方向。     

规模化风电直流孤岛外送的安全稳定特性分析

主要研究大规模风电直流孤岛输电方式的安全稳定特性。仿真计算了风电零出力、满出力2种典型方式下系统三相永久性接地N-1、N-2故障的电压、功角、频率运行特性,分析了本系统存在的运行风险,针对本系统易出现的频率失稳问题,给出了辅助优化控制与决策建议。     

微电网并网/孤岛转换安全域分析

微电网并网运行状态进行安全域分类,能够确保微电网在发生非计划孤岛时能够转换成功。文章提出了并网运行过程中转换安全域的概念,提出了从功率空间映射到向量空间的孤岛安全域的分析方法,采用微电网总有功/无功作为孤岛转换稳定判据,减小了判定维度,在微电网仿真平台通过时域仿真确定在不同运行方式下的电压及频率波动情况。最后依据电压/频率波动限值,采用最小二乘支持向量机方式进行模式识别,给出了固定参数的微电网并网/孤岛转换安全域。     

基于虚拟三相算法的微网三相逆变器控制

针对微电网中非隔离型三电平三相三桥臂逆变器采用传统矢量控制时并网电流总谐波畸变（total harmonic distortion, THD）和离网时输出电压THD较高、微网缺相故障时无法运行的问题,提出了基于虚拟三相算法的微电网三相逆变器控制。该控制采用基于一阶惯性环节的虚拟三相算法,对逆变器控制所需的电压、电流每一相采样值构造成虚拟的三相对称矢量,并使用所得的虚拟三相矢量进行矢量控制。该控制将逆变器的三相控制分解成为独立的三个单相控制,可在微网缺相时正常运行,基于虚拟三相矢量每个单相控制可实现矢量控制并获得矢量控制带来的高控制精度和快速响应速度,从而减小逆变器并网/离网运行模式时输出电流/电压的THD。采用MATLAB/ Simulink数字仿真软件进行了该控制方法实际效果的仿真试验,结果验证了该控制方法的有效性。     

一起机端断路器非全相合闸案例的分析与思考

本文介绍了一起带机端断路器(GCB)机组非全相合闸并网的实例,分析了并网前后的零序电压接地保护动作情况,对故障时GCB两侧电压特征量进行了理论分析,并结合实际录波数据进行了验证.通过分析与研究,提出了增设机端断路器非全相保护的必要性与可行性,给同类型接线方式的发变组运行维护提供参考,提升发电机安全运行水平.     

变压器中性点运行方式对线路保护的影响

针对电网事故或切换负荷后变电站的变压器中性点运行方式改变可能对接地距离保护和零序电流保护动作产生影响,通过变压器中性点不同运行方式下的相关线路保护定值整定计算和故障模拟,证明了变压器中性点运行方式的变化不会影响线路接地距离和零序电流保护可靠配合,可充分保障线路安全供电,同时说明了两种保护相互配合方案的实用性。     

110 kV线路接地故障与终端站保护配合案例分析

针对110 kV中性点直接接地系统中,主网终端且带地区电源的变电站在始端送电线路发生单相接地故障时,线路接地保护与终端变电站内相关保护的配合、整定问题,以华北电网发生的一起110 kV线路单相接地故障为例,阐述了线路接地保护及终端带地区电源变电站主变压器零序电压保护的动作过程,分析了导致零序电压保护动作与变电站全站停电的原因、110 kV主变零序电压保护的配置和110 kV线路接地保护、地区电源联络线保护、重合闸与备用电源自投装置等配合问题,并对保护配置和整定提出了改进建议。     

Distributed generation hybrid AC/DC microgrid protection: A critical review on issues,strategies, and future directions

The integration of distributed energy resources (DERs) with conventional systems emerges as an intelligent solution for providing uninterrupted and secure power even at times of high load demand. Better load management with a mature fault handling mechanism makes AC a viable option which has an efficiency of 78.24%. In contrast with less power loss and slightly better efficiency of 84.6%, DC microgrid is a reliable option in a low power environment. In order to accommodate all operating conditions and load types, a hybrid system can be designed with a theoretical efficiency of more than 90%. Bidirectional power flows, low inertia, the transition between different modes of operations are the challenges for the protection of alternating current (AC) and direct current (DC) microgrid systems. Power balance fluctuation, absence of zero-crossing currents, selection of suitable grounding, and coordination between different rating devices restrict the hybrid system to achieve the said efficiency constantly. This paper reviews in detail of existing protection along with grid-connected algorithms for both modes of operation. Finally, the limitation, major hurdles, and future course of action for a reliable, efficient, and secure hybrid grid system are figured out.     

Microgrid technology for low voltage distribution transformer station area

大规模分布式电源、储能和电动汽车等电力电子装置分散接入配电网,致使出现用户侧供电电压频繁双向越限、台区潮流倒送、谐波超标等问题,给配电网供电电能质量、运行经济性和供电可靠性造成了重大影响;本文结合配电网台区实际建设情况,提出了一种面向低压配变台区的新型微电网配置方法,并系统阐述了面向低压配变台区的微电网技术架构、功能架构和控制目标,建立了基于台区微电网两阶段协调控制模型,通过微电网协调控制与优化调度,实现分布式电源优化并网和高效发电。采用典型台区微电网进行了仿真计算,验证了方法和模型的有效性。     

A Single-Stage Single-Phase Transformer-Less Doubly Grounded Grid-Connected PV Interface

A transformer provides galvanic isolation and grounding of the photovoltaic (PV) array in a PV-fed grid-connected inverter. Inclusion of the transformer, however, may increase the cost and/or bulk of the system. To overcome this drawback, a single-phase, single-stage [no extra converter for voltage boost or maximum power point tracking (MPPT)], doubly grounded, transformer-less PV interface, based on the buck–boost principle, is presented. The configuration is compact and uses lesser components. Only one (undivided) PV source and one buck–boost inductor are used and shared between the two half cycles, which prevents asymmetrical operation and parameter mismatch problems. Total harmonic distortion and dc component of the current supplied to the grid is low, compared to existing topologies and conform to standards like IEEE 1547. A brief review of the existing, transformer-less, grid-connected inverter topologies is also included. It is demonstrated that, as compared to the split PV source topology, the proposed configuration is more effective in MPPT and array utilization. Design and analysis of the inverter in discontinuous conduction mode is carried out. Simulation and experimental results are presented.      

Probabilistic Wavelet Fuzzy Neural Network based reactive power control for grid-connected three-phase PV system during grid faults

This study presents a reactive power controller using Probabilistic Wavelet Fuzzy Neural Network (PWFNN) for grid-connected three-phase PhotoVoltaic (PV) system during grid faults. The controller also considers the ratio of the injected reactive current to meet the Low Voltage Ride Through (LVRT) regulation. Moreover, the balance of the active power between the PV panel and the grid-connected inverter during grid faults is controlled by the dc-link bus voltage. Furthermore, to reduce the risk of over-current during LVRT operation, a current limit is predefined for the injection of reactive current. The main contribution of this study is the introduction of the PWFNN controller for reactive and active power control that provides LVRT operation with power balance under various grid fault conditions. Finally, some experimental tests are realized to validate the effectiveness of the proposed controller.