基于电压电流复合型成套装置的10kV架空馈线自动化实现方案的研究与应用

由于传统的电压型馈线自动化模式已不能满足配电网实际发展需求,珠海许继电气有限公司研发了一种基于电压电流复合型成套装置的10kV架空馈线智能终端,配合断路器或负荷开关实现馈线自动化。介绍了电压电流复合型柱上开关成套装置的组成及各部分的功能,以典型应用系统为例阐述分段断路器、分段负荷开关和用户分界负荷开关的工作原理,分析当主干线分段断路器电源侧、负荷侧或分支线上发生故障时的动作过程。该装置在广州供电局有限公司投入使用,通过改造前后的效果对比,说明基于电压电流复合型成套装置的10kv架空馈线自动化实现方案优于传统的电压型馈线自动化模式。     

基于三端口柔性多状态开关不同运行模式间的切换技术

柔性多状态开关(FMSS)作为一种可控电力电子装置,可提供精确的有功和无功功率流量控制,在馈线发生故障后,柔性多状态开关能迅速检测和隔离故障,并迅速恢复失电负载供电。文中建立了三端口FMSS的正常并网侧和故障离网侧的数学模型,分析了三端口FMSS在正常并网和故障离网两种运行模式下的工作原理和控制策略。采用控制器状态跟踪控制方法实现三端口FMSS的控制模式平滑切换,并与硬切换方式相比较,说明了该方法能平滑调节和稳定输出的优点。为了验证切换方法选择的实用性和有效性,在MATLAB/Simulink环境下搭建三端口FMSS仿真模型,获得三端口FMSS的不同运行模式下和切换过程中的动态响应特性。     

基于柔性多状态开关互联的配电网平滑转供策略

配电网主要以“闭环设计、开环运行”为主，一旦上级馈线发生故障，就极易造成分布式电源脱网和负载停电，影响配电网安全稳定运行。针对传统基于交流联络开关的配电网转供方式难以避免短时停电和转供冲击的问题，提出一种基于柔性多状态开关(Flexible Multi State Switch,FMSS)互联的配电网平滑转供策略，建立FMSS互联配电网转供模型，设计ESS协同FMSS的配电网平滑转供控制策略，FMSS由并网模式的恒功率控制切换至离网模式的恒频恒压控制，ESS采用全过程下垂控制，平抑切换过程中的频率电压波动。在PSCAD/EMTDC建立基于柔性多状态开关互联的配电网模型，对比无ESS和无平滑手段的方式，验证所提策略平抑转供冲击的有效性。     

柔性多状态开关新型复合控制策略

分布式电源的大量接入和电动汽车的快速普及成为现今配电网面临的双重挑战,同时当前配电网普遍存在闭环设计、开环运行的现象,导致配电网内馈线功率失衡现象严重。为解决上述问题,文中研究了用于配电网馈线互联的柔性多状态开关控制技术。基于柔性多状态开关接入方式和拓扑分析,分析了柔性多状态开关与两侧馈线进行功率交换的原理。然后提出了一种新型复合控制策略,直流母线电压由所有变流器共同控制,能够实现装置同时独立进行有功潮流调节和无功补偿两种功能。搭建了仿真模型和原理样机实验平台,进行了配电网两条馈线潮流控制和无功补偿功能验证。仿真和实验结果显示,所提出的控制策略有效可行。     

三端智能软开关运行控制模式切换技术

多馈线故障下，提出三端智能软开关（soft open point,SOP）运行控制模式切换技术。首先，结合三端SOP控制模式的内外环结构，提出了一种改进控制逻辑的控制模式切换策略；然后，为实现多馈线故障下SOP各工作模式间平稳过渡，提出了适用于多馈线故障下三端SOP的控制模式切换流程；接着，通过采用相角预同步策略，保证了失电馈线并网时相角的平滑性；最后，搭建了含三端SOP的配电系统模型，并进行仿真。仿真结果表明：所提的运行控制模式切换技术能减少直流侧最大电压波动，各端口电压和相角能够平稳过渡。     

基于级联H桥变流器和dq变换的配电网故障柔性消弧方法

为解决配电网单相接地故障消弧的难题,提出一种基于级联H桥变流器和dq变换的柔性消弧新方法。配电网的三相经级联H桥变流器接地,柔性控制非故障相变流器经连接电感注入电流,补偿接地点的电弧电流,抑制故障相恢复电压,促进电弧快速熄灭、不易重燃。为了实现对稳定性和间歇性电弧接地故障电流的全补偿,结合级联H桥变流器的特性,提出一种基于dq坐标变换的故障谐波及暂态电流分量的检测方法。根据级联H桥变流器注入电流对接地故障电流、故障相恢复电压的作用机理,研究各类电弧接地故障的统一柔性消弧方法,仿真结果表明所提消弧方法的有效性,可以提高配电网接地故障熄弧率,促进柔性交流输电(FACTS)技术在智能配电网接地故障保护中的研究与应用。     

柔性配电网接入分布式电源的架构分析与仿真研究

能够接纳分布式电源的柔性配电网是将来智能配电网的主要特点。首先,建立了含柔性开关(SOP)的配电系统基本架构,依据各分布式电源的特点,把光伏、风机和储能装置接进配电网的交流或直流区域;然后,分析了SOP的数学模型及其主要运行控制策略;最后,通过变流器的控制模式和运行策略的灵活切换,基于柔性配电网做了如下仿真实验:馈线的出力优化均衡、不间断转供电及能量调度。仿真验证了含SOP的交直流柔性配电网系统架构具有能够接纳分布式电源和控制灵活等方面的优越性。     

分布式配电网单相接地故障录波装置研制

本文介绍了一种分布式配电网接地故障录波装置的系统构成及软硬件设计方法与实现。接地故障录波装置设计为电压型和电流型故障录波装置,可分别实现对母线三相电压和零序电压以及馈线三相电流和零序电流的接地故障录波。文中介绍了接地故障录波功能实现过程中的关键技术,如嵌入式模块化设计方法、故障录波的起动、故障数据采集及存储、GPRS通信等。装置分散安装于10k V母线柜和各馈线出线柜中,电压电流信号就地采集存储,各馈线的电流型故障录波装置通过RS485通信,与母线的电压型故障录波装置交互数据,再由电压型故障录波装置与主站通信,现场接线简单,可靠性高。     

基于轮换消弧的配电网单相接地故障柔性调控方法

针对现有配电网接地消弧装置在进行故障电流全补偿时能量获取困难的问题,提出了一种基于轮换消弧的配电网单相接地故障柔性调控方法。首先,分析了不同单相接地故障工况下,多功能消弧变流器直流侧电容电压的变化规律。在此基础上,对多功能消弧变流器两个非故障相之间轮换消弧的基本原理和能量流动情况进行了详细阐述。其次,推导了轮换周期、切换时间与变流器直流侧电容电压的关系式;对多功能消弧变流器两个非故障相的控制参数进行了合理设计,进而保障两个非故障相直流侧电压的稳定。最后,通过仿真和实验验证了所提轮换消弧方法的正确性和可行性。     

基于可控串补的故障限流器

研究了一种基于可控串补结构的故障限流器,可对电网进行功率控制并在故障时降低短路电流水平。该故障限流器主要由并联电容、并联电感、反并联晶闸管和与开关并联的串联电感构成。开关用于装置在串补和限流模式间进行切换,装置正常工作时运行于串补模式,故障时迅速切换到限流模式运行,有效限制短路电流。该装置在原有串补装置上改动较少,可为现有设备增加故障限流功能做参考。通过Matlab/Simulink软件对系统进行仿真研究,结果表明此装置能够控制功率并限制短路电流,是电力系统中可靠的保护和控制装置。     

A converter-assisting flexible switch topology and its control strategy北大核心

The rapid development of new energy in the distribution network increases its flexibility while making it more complicated to operate and manage the network. For this reason, a novel flexible switch, which is composed of integrated gate- commutated thyristors (IGCT) and parallel voltage converters, is proposed in this paper. Applying virtual synchronous generator (VSG) control on the parallel voltage converterensures smoothness and steadiness while switching from one feeder to another. Firstly, the proposed flexible switch is compared with the flexible multi-state switch and the mechanical switch on their main characteristics. Then, the operating features of the flexible switch before, during, and after feeder fault are analyzed, as well as its switching logic. Finally, the switching process between different feeders is simulated on a control in-the-loop experiment based on RT-Lab. The voltage and current waveforms are obtained under different operating modes and during flexible switching. The experiment resultsshow that the flexible switch has short-term voltage support capability and does not generate voltage and current impulses during the switching process. © 2023, Editorial Department of Electric Power Engineering Technology. All rights reserved.     

分布式发电并网无缝切换控制算法设计与实现

并网切换过程中冲击电流电压过大严重影响并网逆变器、大电网及本地负载的正常工作.为减小分布式发电并网过程对电网的冲击,提出了基于加权控制的三相逆变器并网无缝切换控制策略,解决了切换过程中存在不可控现象造成的电压电流冲击问题,给出了加权控制策略中参数的设计方法,探讨了加权系数对切换暂态的影响.该控制方法在不增加系统复杂度的前提下,实现了并网无缝切换.仿真和实验结果验证了该方法的正确性和可行性     

应用于配电网三端柔性互联的三角形交交变换器

针对配电网三端柔性互联,提出了一种三端口三角形交交变换器.首先,介绍了三端口三角形交交变换器的电路拓扑,其与三端口背靠背模块化多电平换流器相比桥臂数量减少了一半.然后,分析了三端口三角形交交变换器的工作原理,建立其数学模型,并采用相量图法研究其运行特性.之后,结合柔性多状态开关的应用需求设计了控制策略,利用第3个桥臂的电流调节特性,在满足输出馈线功率需求的基础上,实现了2条输入馈线上的功率灵活分配.最后,采用仿真验证了所提出的三端口三角形交交变换器拓扑和数学模型的正确性及其控制策略的有效性.     

面向低压直流配电网的双降压/升压型柔性互联开关

柔性互联开关作为跨区域低压直流配电网的关键装备,能够实现区域间低压直流功率互联与灵活转供,有利于可再生能源的充分消纳与高效利用.通过分析目前低压直流配电网的运行特性与柔性互联开关的可靠性问题,提出了一种基于双降压/升压变换器的新型柔性互联开关拓扑结构,其具备无桥臂直通、电压利用率高、功率等级易拓展等优点.通过采取反向耦合电感技术来改善无源器件用量与内部续流问题,以柔性提升互联开关的工作效率,并给出了不同工作模式下端口电压增益的表达式.搭建一套150 V/1 kW实验样机进行实验分析,结果验证了所提拓扑结构的有效性与正确性.     

基于B2B-MMC的柔性互联变电站改进型孤岛控制模式

在基于背靠背模块化多电平换流器(back-to-back modular multilevel converter,B2B-MMC)的柔性互联变电站中,当主变压器故障退出运行后,换流器需要从功率传输模式切换到孤岛控制模式。该过程产生的冲击电压和冲击电流会严重威胁设备运行安全和系统供电可靠性。为此提出了一种改进型孤岛控制模式。在分析MMC桥臂瞬时功率与直流母线电压的运行关系的基础上,将有功功率-直流电压平方分配特性的固定下垂系数与利用虚拟惯量的自适应惯性下垂系数相结合。其中自适应惯性技术是将B2B-MMC系统中直流侧有功功率和交流系统频率进行耦合,通过快速调节下垂系数从而抑制切换过程中的电压冲击、降低峰值电流,提高系统的稳定性。在PSCAD/EMTDC暂态仿真软件中搭建了基于B2B-MMC的柔性互联变电站模型,分析了所提方法在换流器切换过程中的响应特性,其结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

联网运行下微型电网电压自愈控制方法

传统联网运行下微型电网电压自愈控制方法使用电流差动保护措施,无法远程控制馈线开关,不能快速实现电压自愈。提出一种新的自愈控制方法,将MAS分布式控制系统引入联网运行下微型电网电压自愈控制中,通过双层MAS结构中下层各Agent将微型电网运行情况及故障信息反馈到上层微型电网Agent后,制定最终自愈控制方案,并下达命令进行优化自愈恢复;通过各Agent间协作快速定位电网故障和进行电压自愈控制,其中故障定位时,Agent基于改进差动电流判断故障发生依据和支路故障判断依据,实现故障定位分析;电压自愈控制时采用启发式搜索方法形成供电恢复路径,各个联络开关处Agent发送恢复命令至故障末端分段开关处Agent,并通知本地Agent开挂合闸,实现微型电网电压自愈。通过实验表明,该自愈控制方法故障定位精准,自愈恢复耗时仅为0.27 s,自愈控制性能佳。     

含柔性多状态开关的配电网分区方法

柔性多状态开关是一种新型智能配电装置。结合柔性多状态开关的功能特点,提出了含柔性多状态开关的配电网分区条件。以多层图分割理论框架为基础,提出了由粗化、分区和还原阶段构成的分区方法。在粗化过程中,提出了基于最短电气距离的粗化方法,使用贪婪图生长算法完成初始分区,并在还原阶段提出了基于路径搜索的还原方法。分区方法不仅能够优化配电网的运行指标,还能够提高配电网的可控性和灵活性。通过IEEE 118节点配电网算例对所述分区方法进行了说明和验证,并结合柔性多状态开关的调控对分区效果进行了进一步分析。结果表明,该方法能够改善配电网的日均馈线负载均衡度,并能够和柔性多状态开关的调控相配合,进一步改善配电网每一时刻的馈线负载均衡度和电压分布。     

A novel active auxiliary circuit for efficiency enhancement integrated with synchronous buck converter

In this paper, a novel auxiliary circuit is introduced for the synchronous buck converter. This auxiliary circuit provides zero‐current, zero‐voltage switching conditions for the main and synchronous switches while providing zero‐current condition for the auxiliary switch and diodes. The proposed active auxiliary circuit integrated with synchronous buck converter that emanates to zero‐voltage transition (ZVT)–zero‐current transition (ZCT) pulse width‐modulated (PWM) synchronous buck converter is analyzed, and its operating modes are presented. The additional voltage and current stresses on main, synchronous and auxiliary switches get decimated because of the resonance of the auxiliary circuit that acts for a small segment of time in the proposed converter. The important design feature of soft‐switching converters is the placement of resonant components that mollifies the switching and conduction losses. With the advent of ZVT–ZCT switching, there is an increase in the switching frequency that declines the resonant component values in the converters and also constricts the switching losses. The characteristics of the proposed converter are verified with the simulation in the Power Sim (PSIM) software co‐simulated with MATLAB/SIMULINK environment and implemented experimentally. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.