微電網運轉與控制2021-2021學年第一學期1/18/20241微電網運轉與控制第一章微電網概述第二章微電網組成元件第三章微電網根本控制方法第四章微電網多代理優(yōu)化控制方法第五章微電網維護1/18/20242五、微電網維護5.1DG對傳統(tǒng)維護的影響5.2DG缺點電流特性5.3孤島維護1/18/202435.2DG缺點電流特性一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析三、DG缺點電流特性分析四、微電網缺點電流特性分析1/18/20244一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析〔1〕短路缺點類型

1/18/20245危害最大發(fā)生頻率最高一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析〔2〕對稱分量法

1/18/20246一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析〔2〕對稱分量法

1/18/20247一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析〔3〕三相短路分析

1/18/20248一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析〔4〕單相接地短路分析

1/18/20249邊境條件一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析〔4〕單相接地短路分析

1/18/2024105.2DG缺點電流特性一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析三、DG缺點電流特性分析四、微電網缺點電流特性分析1/18/202411二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析回想〔1〕VF控制1/18/202412〔2〕PQ控制二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析〔1〕分布式電源限流控制器1/18/202413限流公式：Dq坐標系控制器限流二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析〔2〕PQ控制逆變器輸出特性1/18/202414PQ控制方法二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析〔2〕PQ控制逆變器輸出特性1/18/202415電網發(fā)生缺點時，存在兩種輸出形狀1)正序電流未到達維護限值DG維持恒功率形狀2〕正序電流負載到達飽和限值或DG運轉在恒正序電流輸出形狀二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析〔2〕VF控制逆變器輸出特性1/18/202416dq坐標系下的VF控制戰(zhàn)略二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析〔2〕VF控制逆變器輸出特性1/18/202417電網發(fā)生缺點時，VF控制逆變器存在兩種形狀1)正序電流未到達維護限值DG運轉在恒壓恒頻2〕正序電流負載到達飽和限值DG運轉在恒正序電流輸出形狀系統(tǒng)失去穩(wěn)定5.2DG缺點電流特性一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析三、DG缺點電流特性分析四、微電網缺點電流特性分析1/18/202418三、DG缺點電流特性分析1/18/202419〔1〕對稱缺點時的分析〔2〕非對稱缺點時的分析分成兩種缺點情況：簡單含DG的雙端供電網絡三、DG缺點電流特性分析1/18/202420〔1〕對稱缺點時的分析PQ控制的DG電源特性：1)正序電流未到達維護限值DG維持恒功率形狀2〕正序電流負載到達飽和限值或DG運轉在恒正序電流輸出形狀三、DG缺點電流特性分析1/18/202421〔1〕非對稱缺點時的分析對稱分量法正序圖負序圖零序圖三、DG缺點電流特性分析1/18/202422〔1〕非對稱缺點時的分析Eg.系統(tǒng)側電源電壓為0.4kV,內阻抗Xs為0.016Ω。線路長度為1km,線路單位長度正序阻抗及負序阻抗為0.253+j0.072Ω。逆變器采用VF控制，相電壓為0.23kV,內阻抗Xinv為0.016歐姆，電流飽和值為1.44kA線路中點發(fā)生BC相金屬短接缺點三、DG缺點電流特性分析1/18/202423〔1〕非對稱缺點時的分析負序圖零序圖Eg.

三、DG缺點電流特性分析1/18/202424〔1〕非對稱缺點時的分析負序圖零序圖DG采用VF控制戰(zhàn)略：或1、缺點電流未到達飽和值2、缺點電流到達飽和值三、DG缺點電流特性分析1/18/202425〔1〕非對稱缺點時的分析缺點發(fā)生在線路中點三、DG缺點電流特性分析1/18/202426〔1〕非對稱缺點時的分析逆變器輸出三相電流系統(tǒng)側輸出三相電流三、DG缺點電流特性分析1/18/202427〔1〕非對稱缺點時的分析缺點發(fā)生在間隔逆變電源0.2km處三、DG缺點電流特性分析1/18/202428〔1〕非對稱缺點時的分析逆變器輸出三相電流系統(tǒng)側輸出三相電流5.2DG缺點電流特性一、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點分析二、典型控制戰(zhàn)略下DG輸出特性分析三、DG缺點電流特性分析四、微電網缺點電流特性分析1/18/202429四、微電網缺點電流特性分析1/18/202430電網側：額定容量10MVA內電勢為0.4kV，內阻抗0.016歐姆PQ逆變電源：額定容量0.5MVA,出口額定線電壓0.4kV,內阻抗為0.032歐姆，飽和電流值為1倍額定電流，有功參考值為0.3MW和0.1MVarVf逆變電源：額定容量0.5MVA,出口額定線電壓0.4kV,內阻抗為0.032歐姆，飽和電流值為1倍額定電流線路阻抗正負序阻抗相等：0.253+0.072jΩ/km,零序阻抗為1.012+j0.289Ω/km線路長度:L-Dis=1km, line_pq=2km,line_vf=2km1/18/202431四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真閉合開關K1,K3,斷開開關K2，構成雙端電源系統(tǒng)。線路line_PQ發(fā)生三相短路缺點1/18/202432四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真恒功率輸出缺點形狀仿真結果恒正序電流輸出缺點形狀仿真結果1/18/202433四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真線路line_PQ發(fā)生BC相間短路缺點1/18/202434四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真線路line_PQ發(fā)生BC相間短路缺點續(xù)表1/18/202435四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真線路line_PQ發(fā)生BC相間短路缺點恒功率形狀仿真結果〔50%〕發(fā)生缺點1/18/202436四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真線路line_PQ發(fā)生BC相間短路缺點恒正序電流形狀仿真結果〔%5發(fā)生缺點〕1/18/202437四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真線路line_PQ發(fā)生A短路缺點1/18/202438四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真線路line_PQ發(fā)生A短路缺點恒功率輸出形狀仿真圖1/18/202439四、微電網缺點電流特性分析(1)PQ控制逆變型電源仿真線路line_PQ發(fā)生A短路缺點恒功率輸出形狀仿真圖1/18/202440四、微電網缺點電流特性分析(1〕PQ控制戰(zhàn)略缺點1、PQ控制型逆變電源在系統(tǒng)缺點后存在恒功率輸出和恒正序電流輸出兩種輸出形狀，且具有明顯的非線性特征。當PQ逆變電源運轉在恒功率輸出態(tài)時，表現出以下兩點特性：一是PQ逆變電源輸出的正序電流值的大小隨著缺點點到逆變電源出口母線間隔的減小而逐漸增大，但都小于限幅電流極限值；二是缺點后PQ逆變電源主要堅持有功功率輸出恒定，無功功率輸出相比于無功參考值略有降低。2、缺點后，當PQ逆變電源輸出的正序電流小于限幅電流極限值時，同一缺點點處的三相缺點電流是最大的，單相接地短路電流最小。反之，缺點后當PQ逆變電源運轉在恒正序電流輸出形狀時，不對稱缺點的缺點電流要大于同一點處三相缺點時的缺點電流。1/18/202441四、微電網缺點電流特性分析(2)VF控制逆變型電源仿真閉合開關K2,K3,斷開開關K1，構成雙端電源系統(tǒng)。線路line_VF發(fā)生三相短路缺點1/18/202442四、微電網缺點電流特性分析(2)VF控制逆變型電源仿真缺點1：三相短路1/18/202443四、微電網缺點電流特性分析(2)VF控制逆變型電源仿真三相短路缺點，恒壓恒頻運轉形狀三相短路缺點，恒壓恒頻運轉形狀1/18/202444四、微電網缺點電流特性分析(2)VF控制逆變型電源仿真缺點2：BC相間短路1/18/202445四、微電網缺點電流特性分析(2)BC相間短路BC短路缺點，恒壓恒頻運轉形狀1/18/202446四、微電網缺點電流特性分析(2)BC相間短路BC短路缺點，恒壓恒頻運轉形狀1/18/202447四、微電網缺點電流特性分析(2〕VF控制缺點A短路缺點1/18/202448四、微電網缺點電流特性分析(2〕VF控制缺點A短路缺點，恒壓恒頻運轉形狀1/18/202449四、微電網缺點電流特性分析(2〕VF控制缺點A短路缺點，正序電流維護仿真1/18/202450四、微電網缺點電流特性分析(2〕VF控制戰(zhàn)略缺點1、V/F逆變電源在系統(tǒng)缺點后存在兩種運轉形狀，并具有明顯的非線性特征。當V/f控制型逆變電源輸出的正序電流未到達極限值時，V/f逆變電源可以維持其端口電壓和輸出頻率的穩(wěn)定，即V/f逆變電源運轉在恒壓恒頻率形狀，且在該運轉形狀下V/f逆變電源輸出的正序電流值大小隨著缺點點到逆變電源出口母線,間隔的減小而增大；一旦V/f控制型逆變電源輸出的正序電流到達極限值，那么其輸出的正序電流值就不再隨著缺點間隔的進一步減小而變化，呈現出極強的非線性特征，并在一定程度上抑制了V/f逆變電源在系統(tǒng)嚴重缺點時提供缺點電流的才干2、當V/f控制型逆變電源運轉在恒正序電流輸出形狀時，系統(tǒng)能夠產生振蕩景象。上述已闡明，當V/f逆變電源輸出的正序電流到達限幅電流極限值時，由于電源的頻率支撐才干到達極限而導致頻率跌落，不能與系統(tǒng)側電源堅持相位同步而引發(fā)振蕩景象微電網運轉與控制2021-2021學年第一學期1/18/202451微電網運轉與控制第一章微電網概述第二章微電網組成元件第三章微電網根本控制方法第四章微電網多代理優(yōu)化控制方法第五章微電網維護1/18/202452五、微電網維護5.1DG對傳統(tǒng)維護的影響5.2DG缺點電流特性5.3孤島維護1/18/2024535.3微電網孤島維護一、孤島維護的相關根本概念二、孤島檢測方法三、孤島檢測盲區(qū)1/18/202454一、孤島維護的相關根本概念1/18/202455

4.IEEE1547孤島檢測規(guī)范一、孤島維護的相關根本概念1/18/202456孤島效應孤島效應是指當電網的部分線路因缺點或維修而停電時,停電線路由所連的并網發(fā)電安裝繼續(xù)供電,并連同周圍負載構成一個自給供電的孤島的景象。兩類孤島：方案孤島、非方案孤島方案孤島：因電網檢修或優(yōu)化運轉要求,電網自動斷開DG，而DG繼續(xù)向周圍負載供電,提高供電質量和可靠性。非方案孤島：由于電網突發(fā)缺點導致DG被動脫離電網，DG繼續(xù)維持向周圍負載供電，屬于不可以預料的事件一、孤島維護的相關根本概念1/18/2024572.孤島效應發(fā)活力理及危害(1)、當自動開關C跳開時,DG1與其周圍負載一同構成孤島系統(tǒng)(2)、當熔斷絲F斷開時,DG3其周圍負載一同構成孤島系統(tǒng)一、孤島維護的相關根本概念1/18/2024582.孤島效應發(fā)活力理及危害光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的功率流向

孤島發(fā)生的充要條件:〔1〕DG提供的有功與負載有功功率近似匹配〔2〕DG提供的無功功率與負載的無功功率近似匹配一、孤島維護的相關根本概念1/18/2024592.孤島效應發(fā)活力理及危害孤島效應產生的危害：〔1〕孤島效應使電壓及其頻率失去控制,假設分布式發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電裝置沒有電壓和頻率的調理才干且沒有電壓和頻率維護繼電器來限制電壓和頻率的偏移,孤島系統(tǒng)中的電壓和頻率將會發(fā)生較大的動搖,從而對電網和用戶設備呵斥損壞；〔2〕孤島系統(tǒng)被重新接入電網時,由于重合閘時系統(tǒng)中的分布式發(fā)電安裝能夠與電網不同步,能夠使電路斷路器安裝遭到損壞,并且能夠產生很高的沖擊電流,從而損害孤島系統(tǒng)中的分布式發(fā)電安裝,甚至導致電網重新跳閘；〔3〕孤島效應能夠導致缺點不能去除如接地缺點或相間短路缺點,可能損害電網設備,并且干擾電網正常供電的自動或手動恢復；〔4〕孤島效應使得一些被以為曾經與一切電源斷開的線路帶電,這會給相關人員如電網維修人員和用戶帶來電擊的危險一、孤島維護的相關根本概念1/18/202460

或

一、孤島維護的相關根本概念1/18/202461IEEE1547孤島檢測規(guī)范上表適用于額定功率`的發(fā)電安裝,對額定功率<30kW的發(fā)電安裝,電壓和頻率的范圍以及孤島效應檢測時間都是現場可調的。Vn指電網電壓幅值的額定值fn指電網電壓頻率的額定值。一、孤島維護的相關根本概念1/18/202462

5.3微電網孤島維護一、孤島維護的相關根本概念二、孤島檢測方法三、孤島檢測性能評價1/18/202463二、孤島檢測方法1/18/202464〔1〕通訊方法該類方法利用通訊手段在電網和DG之間建立聯絡，將電網開關實時形狀信息傳送給DG，進展孤島判別。主要方法：電力線載波〔Powerlinecarriercommunication，PLCC〕方法，斷路器跳開信號〔SignalProducedbyDisconnect，SPD〕方法〔2〕、被動方法被動法經過監(jiān)測〔PointofCommonCoupling，PCC〕節(jié)點電壓參數，根據一個或多個參數能否超越閥值，進展孤島判別。主要方法：過/欠壓，過/欠頻檢測方法〔over/undervoltageprotectionOVP/UVP，over/underfrequencyprotectionOFP/UFP〕，相位跳變方法〔Phasejumpdetection，PJD〕，電壓諧波含量變化孤島檢測方法，等〔3〕、自動方法自動法經過在DG輸出電流中注入自動擾動，當孤島發(fā)生時，迫使PCC節(jié)點電壓某個參數或多個參數越限，進展孤島判別主要方法：滑模頻率偏移方法，自動頻率頻率偏移方法，SANDY頻率偏移方法二、孤島檢測方法1/18/202465〔1〕通訊方法〔PLCC方法〕載波信號發(fā)生器在電力傳輸線上的產生一個低能量的信號，假設電力傳輸線斷開，那么PLCC信號同時會消逝，根據PLCC信號的有無進展判別孤島1〕從電網傳送到DG；2〕必需延續(xù)載波信號；3〕由于變壓器能夠對高頻信號進展衰減，PLCC通常采用低頻載波信號二、孤島檢測方法1/18/202466〔1〕通訊方法〔SPD方法〕微波，線，網線，GPRS等通訊手段，與DG進展信息傳輸，使DG實時獲取電網開關信息，進展判別孤島二、孤島檢測方法1/18/202467〔1〕被動方法〔過/欠壓，過/欠頻檢測方法〕根據PCC節(jié)點電壓幅值或頻率能否越超越閥值，進展孤島判別。存在孤島檢測盲區(qū)(non-detectionZone,NDZ)二、孤島檢測方法1/18/202468〔1〕被動方法(PJD〕根據PCC節(jié)點電壓幅值或頻率能否越超越閥值，進展孤島判別。檢測逆變器端口電壓和電流相位能否突變來進展孤島判別檢測逆變器端口電壓和電流相位能否突變來進展孤島判別NDZ:二、孤島檢測方法1/18/202469〔1〕被動方法(諧波含量變化檢測方法〕分成兩種：1〕總諧波含量〔totalharmonicdistortion，THD〕變化判別方法；當DG處于并網形狀，PCC節(jié)電壓受電網電壓鉗制，總諧波含量〔totalharmonicdistortion，THD〕較小，而一旦孤島發(fā)生，PCC節(jié)點電壓的THD將會增大THD增大緣由：1〕DG本身會產生諧波電流。由于負載阻抗高于電網阻抗，離網形狀下，DG諧波電流引起的PCC節(jié)點電壓畸變將大于并網形狀2〕由于線路中的非線性設備影響〔如主變壓器二次側的磁滯〕，將導致PCC節(jié)點THD含量增大2〕高頻特性諧波變化判別方法當并網形狀/離網形狀下，PCC節(jié)點電壓高頻特征諧波含量不同。采用離散小波分析的方法，分析其高頻特征含量，根據高頻特征諧波含量的大小進展孤島判別

二、孤島檢測方法1/18/202470〔2〕自動方法(阻抗丈量方法〕并網逆變器輸出電流

多逆變器并聯時，容易孤島檢測失敗二、孤島檢測方法1/18/202471〔2〕自動孤島檢測方法(滑模頻率偏移方法，Slip-modefrequencyshift，SMS〕注入擾動迫使頻率不斷變化直至越限，進展孤島判別SMD方法檢測原理二、孤島檢測方法1/18/202472〔2〕自動孤島檢測方法(自動頻率偏移，ActiveFrequencyDrift，AFD〕孤島發(fā)生時，頻率會不斷變化從而越限來判別孤島逆變器注入參考電流為：二、孤島檢測方法1/18/202473〔2〕自動孤島檢測方法(自動頻率偏移，SandiaFreq