低压直流微电网新型主动限流器及控制策略

低压直流微电网中直流母线发生短路故障后,现有的被动式保护措施难以有效保护电力电子装置,并且当计及直流线路电感与变流器直流母线侧电容时,常规主动限流器会出现限流电感电流振荡的特性。详细分析了该电流振荡特性产生的机理,探究了系统参数变化对限流电感电流振荡峰值的影响。并提出了一种新型主动限流器拓扑结构及控制策略,该拓扑结构通过增加能量耗散支路,在限流器直流母线侧电容电压产生负压时导通,以此耗散能量,解决了电感电流振荡的问题。通过仿真与实验,验证了所提新型主动限流器对电感电流振荡特性抑制的有效性,且在不同工况下具有良好的鲁棒性。     

基于主动探测原理的直流配电线路短路故障测距

为克服对端系统助增作用的影响,实现直流配电线路短路故障的准确测距,提出一种主动探测式的故障测距原理。故障发生后,设计限流策略限制短路电流,进而切换至主动探测控制策略下,向直流线路注入特征频率探测信号。根据特征频率下故障等效电路的激励与响应特性,构建故障测距方程,实现了基于故障分析法的单端量故障测距。基于PSCAD电磁暂态仿真软件搭建了对应模型,仿真验证了不同故障位置和故障过渡电阻情况下测距原理的性能,采用特征频率探测信号构建测距方程,克服了对端电源助增作用的影响,测距结果的相对误差在0.5%以内。     

直流微电网中电压源型变流器故障穿越控保协同策略

目前，直流微电网的保护方案主要是基于传统保护思想，由于直流故障时冲击电流大、上升速度快，可供使用的数据信息极少，导致对保护装置的快速检测和开断能力要求较高，大幅增加了系统的建设运行成本。以典型直流微电网为研究对象，深入分析了AC/DC、DC/DC等电压源型变流器的故障特性，提出了一种具备直流故障穿越能力的电压源型变流器控保协同策略，通过设计通用的直流故障穿越模块，能够在故障发生时快速隔离故障，并主动输出稳定可控的短路电流，以降低保护检测难度；同时，该附加模块还能自动诊断外部故障清除情况，以快速恢复系统运行。最后通过仿真验证了所提控保协同策略的有效性。     

放射直流微电网短路故障保护策略

考虑直流微电网故障电流突增、电压突降特性,提出基于支路两端导纳差值导数的保护方法.通过检测支路两端的电流和电压,计算支路两端导纳的差值并求导,以支路导纳差值的导数作为故障判据,该判据充分利用了故障线路电压和电流参量,提高了保护灵敏度,且导纳差值的导数在故障发生初始阶段最大,可快速与动作阈值比较,判断故障发生与否,减少了...     

高渗透率光伏发电的直流微电网故障穿越控制策略研究

为使直流微电网具备一定的故障穿越能力,考虑增强系统对直流母线电压的调节能力,提出了基于电池储能的故障穿越方案。引入基于非线性扰动观测的前馈项,设计了基于储能单元改进下垂控制的直流微电网故障穿越控制策略。这种控制策略可以有效抑制直流母线电压波动,缩短电压调节时间,使直流母线电压保持在安全运行范围内,从而实现直流微电网在直流支路短路故障下的故障穿越。最后在Simulink中搭建有高渗透率光伏发电的直流微电网仿真模型,对所提出的方案和所设计的故障穿越控制策略进行验证。     

并网型直流微电网主动协调控制方法研究

本文设计了一种应用于并网型直流微电网的主动协调控制方法。该方法将并网型直流微电网中的微源分为三类基本控制节点,设定了各类节点的控制目标。在运行模式切换时,各节点能够根据事先约定的控制规则和控制目标主动调整自身的控制模式,以维护直流微电网系统的运行特性。在PSCAD/EMTDC上,搭建了典型的直流微电网仿真模型,并对该控制方法进行仿真分析。结果表明,在分布式电源或负荷功率波动以及储能达到容量限定值等各种工作状态下,各微源换流器均可做出快速响应,保证了并网型直流微电网供电的可靠性和稳定性。     

基于零序电流分布特性的配电网故障区段辨识

针对现有配网分布式故障定位方法复杂、可靠性差、设备要求高等问题,文中借助于低采样、低成本的故障指示器,提出了一种基于零序电流分布特性的配电网故障区段辨识方法。首先,定性分析线路不同位置、不同中性点接地方式下零序电流的组成成分及分布特征;然后,定量推导各情况下健全区段与故障区段零序电流幅值的差异,以此构造故障区段辨识判据;最后,结合零序电流分布特征与聚类过程,以最后2个类的距离之比确定故障线路,同时根据故障线路最后2类的分界编号确定故障区段,方法简单、有效。在PSCAD/EMTDC中搭建10 kV小电流接地系统进行仿真验证,结果表明,所提方法与故障初相角无关、抗干扰能力强,且不受故障电阻、故障位置的影响。     

直流微电网故障保护技术研究综述

直流微电网故障保护是交直流混合微电网发展的一大挑战,因此,围绕目前直流微电网故障保护中故障特性分析、故障检测与定位方法、故障隔离方案这3个关键技术的最新进展进行了综述和分析。首先,总结了直流微电网常用的拓扑结构、接线形式以及端口换流器类型。其次,分别分析了基于两电平和模块化多电平换流器的直流微电网特性,归纳了故障直流微电网直流线路和换流器的暂态建模方法。然后,分别整理了故障检测与故障定位中的常用方法,从时域和频域两个方面总结了故障检测方法,并从无源和有源两个方面总结了故障定位方法。接着,分析了交流断路器、直流断路器+直流限流器、具有自清除能力的模块化多电平换流器和多功能一体化拓扑结构共4种故障隔离方案。最后,总结了直流微电网故障保护关键技术的研究进展,并给出了直流微电网故障保护下一步研究的几点建议。     

基于储能内置式换流器的柔性直流配电网故障快速恢复策略

提出一种适用于柔性直流配电网的故障快速恢复策略。首先提出了一种储能内置式换流器(ESBC)的拓扑结构,并对双极短路故障状态下ESBC闭锁前后的子模块电容电压和故障电流的暂态特性进行分析。进而提出基于储能的故障快速恢复策略,改进故障恢复时序,并提出子模块分阶段充放电策略以抑制冲击电流。最后将提出的协调控制策略与直流配电网相结合,实现在换流器闭锁期间,储能在为重要负荷提供功率以保障其在故障清除期间不间断供电的同时,对闭锁期间的子模块电容电压进行调节以使其在解锁前达到额定值,减小换流器解锁时的电压波动,为换流器重启动缩短时间。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了仿真模型,验证了所提策略的有效性。     

配电系统多重故障辨识及恢复策略研究

配电系统中单相接地、断线、电压互感器高压熔丝熔断及铁磁谐振均会造成零序电压升高及相电压异常,且易互相诱发形成多重故障,传统的故障处理流程无法对其进行精准快速的辨识和恢复。在分析配电系统接地、断线激发铁磁谐振原理的基础上,结合单相接地、断线、电压互感器高压熔丝熔断及铁磁谐振的故障特征,提出了配电系统多重故障辨识及恢复策略。在每次试断开线路前,根据电压幅值及其波动情况,排除谐振及电压互感器高压侧熔断的干扰;利用综合故障测度确定并隔离接地线路。实际案例分析说明了所述策略的故障处理过程,证明了该策略的有效性。     

基于快速重合闸的多端直流配电网极间故障隔离恢复策略

为快速识别并隔离直流极间故障、实现多端直流配电网的极间故障快速恢复,提出了一种基于直流断路器快速重合闸的故障隔离恢复策略。研究了由半桥式模块化多电平换流器组成的环形多端直流配电网极间故障暂态特性,并结合目前典型的保护配置、故障选线及控制方法,形成一种基于直流断路器重合闸的控制保护一体化协调配合策略。各保护区内的快速保护检测到故障后立即闭锁换流器、跳开直流断路器以快速隔离故障;控制保护一体化装置获取故障定位信息后,重合非故障区域内已经跳开的直流断路器、解锁已经闭锁的换流器,在新拓扑结构下实现直流极间故障的快速恢复。最后在PSCAD/EMTDC软件下搭建了六端柔性直流配电网仿真模型并测试了极间故障隔离及恢复特性,验证了所提方案的可行性。     

一种应用于直流微电网并网变换器的双电流反馈控制策略

针对弱电网时谐振频率发生变化导致LCL型并网变换器稳定裕度降低的问题,提出一种应用于直流微电网并网变换器的双电流反馈控制策略.根据变换器交直流两侧功率守恒以及传统下垂控制方程,建立直流母线电压与变换器侧电流的二次函数关系,简化直流母线电压控制方式,减少控制器参数设计;在变换器侧电流反馈控制内环加入并网电流反馈有源阻尼,...     

基于断路器动作时序的双极性直流微电网保护方案

含电压平衡器的双极性直流微电网能够实现多电压等级的负荷供电,应用前景广泛,但仍缺乏相应的直流馈线故障隔离与定位方案。为此,引入故障场景下的选极可靠系数,建立了直流馈线单极和极间短路故障灵敏检测判据,并通过电源出口断路器的快速跳闸和并网变流器出口断路器的延时跳闸相互配合,实现了故障元件准确隔离和故障区段精准定位。最后,改进了直流微电网多储能DC-DC变流器的电压控制策略,由此形成了应对直流馈线故障的完整保护方案。PSCAD仿真结果表明,所提方案能够实现不同直流馈线故障的可靠辨识与区段定位,结合相应控制策略可显著提高单极故障下非故障极的运行稳定性和供电连续性,且经济性较优。     

直流微网谐振模态分析及有源阻尼抑制方法

谐振可能引起直流微网的谐波不稳定,是导致电压崩溃的潜在原因。利用频域分析法确定直流微网的谐振频率需要建立复杂的高阶传递函数,且不能提供谐振影响范围等信息。提出了分布式控制下直流微网的谐振模态分析方法,通过分析系统的节点导纳矩阵确定系统的谐振频率,并利用频域分析验证该方法的有效性;根据参与因子确定谐振的影响范围,进一步地研究了线路参数对系统模式和谐振频率的影响;提出了有源阻尼抑制方法,通过在电流内环注入阻尼信号降低线路调节变流器(LRC)输出阻抗的谐振峰值,提高系统的稳定性;基于PSCAD/EMTDC平台对所提分析方法和有源阻尼控制进行仿真验证。     

基于数据驱动的孤岛直流微电网二次控制

针对孤岛直流微电网,提出一种数据驱动的无模型二次控制策略.利用直流微电网系统输入、输出的过程数据以及偏格式动态线性化方法建立系统的数据模型.通过设计新型的无模型二次功率和电压控制器,分布式电源按其容量成比例地输出功率,同时使用最大电压补偿的方法恢复系统母线电压.通过数学分析严格证明该直流微电网系统在不同运行条件下是闭环...     

直流微电网方向纵联保护方法研究

目前,直流微电网的保护技术依然面临挑战,保护方法和设备仍落后于交流系统,不能满足快速、准确隔离故障的要求。文中以环状直流微电网作为研究对象,分析了电流故障分量方向特征,并阐述了方向纵联保护原理。为了响应直流微电网故障特点,满足快速保护的要求,以智能电子设备为基础,设计了保护方案。该方案具有明确的保护区域,能够快速识别和隔离故障,不受故障类型和位置影响,且具有较好的抗过渡电阻性能。利用PSCAD/EMTDC建立了直流微电网模型,仿真结果验证了文中所提保护方案的有效性。     

基于虚拟直流机的直流微电网电压稳定控制策略

针对大量恒功率负荷接入直流微电网致使直流微电网失稳的问题,提出了一种基于虚拟直流机(VDCM)的直流微电网电压稳定控制策略。控制策略以储能双向DC/DC变流器为研究对象,基于直流电机原理,以电感电流为反馈量在传统下垂控制的基础上引入VDCM环节,增强系统阻尼,降低恒功率负荷对系统稳定性的影响。通过建立所提控制策略下的直流微电网小信号模型,利用阻抗匹配原则分析相关参数变化时系统的稳定性,并将其与传统的VDCM控制策略进行对比。最后,搭建仿真模型和硬件实验平台,验证所提控制策略的有效性。结果表明：所提控制策略使变流器具备了直流电机的惯量和阻尼特性,在提升系统稳定性的同时,也在一定程度上改善了系统动态响应性能,且其控制效果优于传统的VDCM控制策略。