微电网下垂控制中虚拟电抗的功率解耦机理分析

下垂控制在逆变器型微电网控制中得到了广泛应用。当线路呈阻性时,有功功率和无功功率存在较强耦合,影响了下垂控制的性能。目前提出了两大类解决方法:一类方法通过控制参数的选取使逆变器的等效输出阻抗在基频段呈感性,但该方法的输出阻抗受制于控制参数并且存在较大缺陷;另一类方法用逆变器输出电流和虚拟阻抗计算电压降,从指令电压中减去该电压降,达到模拟实际阻抗的作用,效果更优,但对其机理缺乏阐述,且存在逆变器输出电压偏差问题。文中分析了上述两大类方法的缺陷,探讨了一种虚拟电抗与虚拟发电机相结合的下垂控制方法,从理论上阐明其可行性并给出了具体实现方法。MATLAB仿真表明了所提出方法的有效性。

采用Boost的两级式光伏发电并网逆变系统

在光伏并网发电中,为了提高效率,必须实行最大功率点跟踪,而为了实现并网,直流侧电压必须高于电网电压幅值,这就限制了光伏电池电压的调节范围。对一种单相光伏发电并网逆变系统进行了研究,它由Boost DC/DC电路和逆变桥组成。前级Boost斩波电路则通过调节占空比而改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变侧电容电压的稳定,电流内环控制并网电流实现并网。在这种系统中,最大功率点跟踪和并网是相互独立的,互不干扰,使整个系统更加灵活可靠。主要研究了逆变系统各重要元件参数的选取方法以及逆变系统的控制方法。最后用MatlabR2007a/Simulink进行了仿真,证明了该逆变系统的可行性。

发达国家微网政策及其对中国的借鉴意义

根据国家的能源政策,分布式发电和微网将在中国得到迅猛发展,而有效的政策是确保其有序发展的前提。在广泛搜集并研究国内外相关资料的基础上,文中对发达国家的分布式发电和微网政策进行了概括总结,包括微网政策的国外研究现状、微网的准入、微网并网标准、微网并网收费、微网电量的上网政策。在参考发达国家政策并结合中国具体国情的基础上提出中国发展微网的政策建议。

低压微网接地型式选择和中性线环流抑制

微网是由分布式电源、负荷和储能单元组成的有机体,合适的接地对于保障设备和人身安全具有重要作用。为此,以低压微网为研究对象,广泛查阅了国内外接地相关标准;归纳了TN、TT和IT各种接地型式的特点,总结了微网接地型式的选取原则,着重分析了电磁兼容,杂散电流问题;针对多个分布式电源通过中性线并联可能造成的谐波环流问题,提出分布式电源只配出相线而由具有低零序阻抗的变压器提供中性线的方案,对该方案的中性点电压偏移进行了理论分析和仿真研究,验证了其可行性。对国内相关标准中有待商榷的地方并进行了探讨,涉及重复接地和共用接地问题,最后提出了对这些标准的修改建议。

多路并网光伏发电系统的仿真与分析

对一种多路并网光伏发电系统进行了细化研究,该系统中所有光伏阵列各自通过一个Boost DC/DC电路和同一个逆变器并联,然后实现并网。先讨论了各主要元件的参数选取方法,并确定了控制策略。前级Boost斩波电路通过调节占空比改变光伏阵列的输出电压,实现最大功率点跟踪;后级逆变电路采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变器直流侧电容电压的稳定并给出内环电流参考值的幅值,电流内环控制逆变器输出电流为参考值以实现并网,各路光伏阵列的最大功率点跟踪相互独立,互不干扰,提高了效率。最后用Matlab/Simulink进行了仿真,验证其有效性。

一种无功优化预测校正内点算法

无功优化是一个大规模非线性优化问题,预测校正内点法在求解该问题时表现出优良的性能。在每次迭代中,传统预测校正内点法通过预测步求出仿射方向,并用其估计互补方程泰勒展开式的二阶项,进而求出校正步。本文算法在传统预测校正内点法基础上进行了进一步的改善,采用了直角坐标系中的无功优化新模型,通过处理,所有KKT方程都转化成二次或线性的。通过预测步求出仿射方向后,用其精确地表达出所有二次KKT条件方程泰勒展开式的二阶项,然后再求出修正方向。新算法的速度优于传统预测校正内点法,数值计算结果表明了该方法的有效性。

对低压接地相关标准的异议

低压系统和用户直接关联,合适的接地方式对于保障设备和人身安全具有重要作用。国内低压配电系统接地标准的制定长期没有得到重视,部分标准存在较多问题。为此,文中广泛查阅了国内外低压系统接地相关标准,并进行了对比分析,对其中不一致或矛盾之处进行了辨析;结合IEC相关标准,指出了国内标准存在的不合理之处,涉及名词术语的使用、"零线"重复接地以及变电所共用接地等,明确了重复接地和共用接地的适用条件,并提出了修改建议。

特高压1000kV降压220kV变压器的应用前景分析

特高压电网是未来电网发展的重要方向,使用1 000 kV降压220 kV变压器,可以缩短电源和负荷之间的电气距离,节约土地资源和工程投资,但同时也会增加短路电流,必须对其应用前景进行综合分析。针对上述问题,设定了同样的输送容量,比较了使用1 000 kV降压220 kV变压器的直接降压方案和传统1 000 kV降压500 kV再降压220 kV的两级降压方案的经济性。针对不同的电网发展水平,用PSASP软件计算了传统两级降压方案和直接降压方案的短路电流水平,分析了直接降压方案对短路水平的影响。最后综合经济性和短路电流两方面的因素,得到1 000 kV降压220 kV变压器的应用场合需满足的条件,为工程实践提供参考。

采用功率坐标变换的微网并联逆变器控制方法

下垂控制是微网中逆变器并联运行的常用控制方法,但有功功率—频率(Pf)下垂会导致稳态频率偏差,减小下垂系数虽可减小频率偏差但会影响控制性能。针对上述问题,将虚拟阻抗、下垂控制和功率坐标变换相结合提出新的控制方法,利用虚拟阻抗对有功功率P和无功功率Q进行坐标变换,得到广义有功功率Pd和广义无功功率Qd,并证明Pd和f存在下垂关系,Qd可通过虚拟阻抗的大小进行调节。然后,根据负荷功率因数选择虚拟电阻和虚拟电抗的比值,使Pd在稳态时趋于零,从而使稳态频率偏差趋于零,再按照逆变器额定容量的反比选择下垂系数及虚拟阻抗大小从而实现P和Q的按比例分配。所提方法可以使稳态频率偏差趋于零,并能实现有功和无功负荷的按比例分担,MATLAB仿真证明了所述方法的有效性。

提高电力变压器使用寿命技术措施的分析

对一批变压器型式试验数据进行了统计分析,从温升、抗短路能力和局放三个方面探讨了提高变压器使用寿命的技术要求。对变压器分接开关、套管等关键组部件的预期寿命进行了分析。

配电技术概况及发展趋势

对电力系统的各种研究中有关配电系统的内容占有相当大的比例,但我国由于对配电网的投资长期不足,专门研究配电网的机构很少,较全面系统阐述配电网问题的文章也很少。为了使更多的研究及工程技术人员关注配电网问题,同时为我院新成立的配电研究所发展方向和定位目标进行论证,在归纳近年学术刊物及会议有关配电系统研究有关论文的基础上,总结了我国配电系统的现状、发展趋势及研究热点问题,对配电系统的问题进行梳理,对其中最值得关注和有待研究的问题作一概述,可见配电网规划、负荷预测日显重要,配电网自动化仍是国内研究热点,电能质量及定制电力技术发展声速,分布式发电和微电网研究将是新的研究热点。

微网运行控制的关键技术及其测试平台

微网的运行控制是维持微网安全稳定运行的关键技术,可分为局部的分布式电源控制和系统级的综合运行控制2部分。文中将微网内分布式电源分为主控型和功率源型2类,分析并阐述了2类分布式电源的控制方法,提出了适用于即插即用的分布式电源并网接口。在系统级的综合运行控制方面,选择集中式的运行控制体系,提出了联网运行控制和无缝切换控制策略;同时针对运行控制关键技术测试的需求,设计、开发了微网运行控制平台,并通过该平台对电源控制和无缝切换控制等技术进行了实验,表明该平台能够很好地完成微网运行控制相关技术的研究和测试工作。

中国微网标准体系研究

关于微网运行标准,国内外目前尚无正式版本发布。文中主要研究分析国外分布式电源并网标准,国内电能质量相关标准、配电网相关标准以及光伏和风电并网标准,根据微网的典型特征和运行特性,给出了建立国内微网标准体系的一些建议,供今后微网并网和孤岛运行参考。

基于GRA-K-means++算法的配电网供电可靠性水平评价

为有效衡量地区电网建设管理水平,差异化地对地区可靠性水平进行量化评价,提出了一种基于GRA-Kmeans++算法的配电网供电可靠性水平评价方法。首先,综合考虑外部因素与电网因素,构建地区配电网可靠性影响因素集。结合地区供电范围,基于灰色关联算法(grey relation analysis,GRA)分析可靠性影响因素与供电可靠性的关联度。然后,提出基于外部因素的地区加权聚类模型,选取外部因素的信息熵和关联度作为指标综合权重,结合带权重的K-means++算法对同等外部条件地区进行聚类,提出可靠性偏移度作为地区可靠性水平评价指标。随后结合电网因素的关联度评价指标,辨识影响地区可靠性偏低的关键因素,确定提升电网可靠性的建设管理方向。采用实际配电网数据进行算法验证,结果表明所提方法能够有效实现配电网可靠性水平评价,并为决策可靠性提升手段提供一定的理论依据。

微电网技术及发展概况

分布式发电以其投资省、发电方式灵活且不污染环境等优点,在全球范围内引起了越来越多的关注。微电网能以更具弹性的方式协调分布式电源,从而充分发挥分布式发电的优势。介绍分布式发电及微电网领域研究的诸多问题,讨论微电源、储能装置、逆变装置及隔离装置中需要研究的问题,并从电力系统应用的角度分析微电网的控制和保护、安全稳定运行、电能质量、运行及接入标准等问题。对分布式发电及微电网研究领域未来的研究方向进行总结和展望。

电能质量分析与参数估计的研究方法综述

当前,整个社会对高质量电能的追求与电能质量问题日趋严峻的矛盾越来越突出,准确全面地进行电能质量分析,进而采取合理措施实现电能质量的改善和治理已十分必要。综述电能质量信号的特征提取、消噪、扰动的参数估计和扰动分类等四个电能质量分析领域的研究现状,总结了各种分析方法的优缺点和适用范围。所得结论对于进一步开展电能质量分析的研究具有参考价值。

含光伏阵列及燃料电池的微网建模与仿真

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论分析研究,有必要建立微网的仿真模型。在MATLAB仿真环境下,建立了光伏阵列、质子交换膜燃料电池2种常见微电源的仿真模型,同时结合无差拍(deadbeat)控制的单相并网逆变器,构建了简单的微网模型。算例仿真验证了该模型的有效性和正确性。

电能质量设备实验方法及实验平台

针对电能质量设备的特点和难以仿真、实验等问题,提出了一种基于智能机器人思想的电能质量设备试验方法及综合实验平台。综合实验平台采用大功率电力电子装置取代传统的功率放大器,在提高接口电气参数的同时,实现大容量功率吞吐,解决了数字—物理混合仿真中功率放大器的性能限制问题;将平台视为智能机器人,按照机器人的感知、规划、执行3个部分对平台结构和功能进行划分,平台机器人根据感知到的系统信息,规划下一步的运行,通过执行单元付诸实现;利用实验过程的可重复性及平台机器人的自学能力,通过多次实验逐步逼近的方法,使实验过程最终到达所要求的运行条件,平台根据符合实验要求的参数,分析电能质量设备的性能,完成实验过程。

微电网接地方式比较研究

为了确定适合微电网的接地方式,分析总结了微电网中三类可能的接地方式(TN,TN,IT)的主要特点。并以ICCS/NTUA微电网标准模型为例,基于微电源的简化等效模型,在PSCAD/EMTDC中建立各种不同接地方式下的微电网仿真模型。比较研究了在并网模式和孤网模式下不同接地方式对微电网故障特性及其继电保护的影响。仿真分析结果表明TN-C-S方式下的故障电流足够大,能够及时地启动过电流保护装置,且设备接触电压比较低,能为低压用户的安全提供更可靠的保证,是最适合微电网的接地方式。

电力变压器故障诊断中交互式推理的研究与实现

本文中介绍了电力变压器故障诊断专家系统模型,开发了与现场交互的电力变压器故障诊断专家系统,并给出了电力变压器故障诊断实例,对实例进行了分析。