Power Grid Islands Service Restoration Based on Cloud Computing

提出了一种基于云计算思想的电网恢复重构方法,利用网络中大量的分布式计算资源加速求取孤岛间网络恢复重构的最优解。利用电力系统分层分布式体系结构将含有多个微网的复杂配电网络视为不同的子云计算区,每个子云计算区根据自身情况将重构的服务请求分解为多个可独立处理的计算块并提交分布的计算节点进行并行处理和结果取优。相关联子云计算区之间可通信以协调不同区域间的负荷转供,最终实现故障恢复重构的目标。算例分析结果验证了该方法的有效性。

海岛多能源微网故障免疫及谐波滤除的隔离变压器方案

为解决某海岛微网系统面临的多能源发电单元易受外部故障解列及3倍次谐波自由传递导致系统电能质量低下等问题,提出一种综合电站出口增设隔离变压器的一次系统改进方案。基于该海岛微网的多能源结构、海岛环境、高可靠性要求等特殊应用场景,阐述隔离变压器方案,验证同步机组励磁系统缺陷及新能源发电单元导致的谐波来源;配合应用虚拟同步发电机的光伏蓄电池支路,通过系统故障电压支撑能力、三相/零序不平衡度及谐波畸变率量化隔离变压器方案,对发电单元隔离保护及系统电能质量的提升效果有促进作用。经电磁暂态平台PSCAD验证,新方案使发电单元免疫外部故障零序冲击,综合电站出口处电压支撑能力提高了52.44%,畸变度降低了78.04%,基本完全滤除占比14.33%的励磁缺陷谐波电流,具备传统滤波器方案不具备的故障免疫及谐振过电压抑制作用,为海岛多能互补电网工程建设提供参考性方案。

考虑源-荷不确定性的微能源网日前鲁棒优化调度

微能源网集成园区/社区的分布式能量系统、多元荷载及控制装置,能够实现多能源联产联供功能,有利于提升各类能源网络运行灵活性和经济性。为有效应对微能源网内部负荷和新能源出力的不确定性,首先建立多面体不确定集刻画负荷和光伏出力波动情况,构建描述微能源网网络拓扑和能流耦合关系的能源集线器(energy hub,EH)耦合矩阵。然后,以最小化系统运行成本为目标建立微能源网在并网和孤岛运行模式下的两阶段鲁棒优化经济调度模型,并运用线性决策规则(linear decision rule,LDR)和对偶理论制定模型求解策略。最后,基于IEEE 33节点配电网改进设计的微能源网进行算例验证分析。结果表明,LDR能够在一定精度范围内通过线性仿射函数有效近似刻画决策变量和不确定变量间的关系,降低两阶段鲁棒优化经济调度模型的求解难度。

多微源独立微网中虚拟同步发电机的改进型转动惯量自适应控制

多微源独立微网中,传统下垂控制的输出频率动态响应速度快,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制可改善频率响应特性,但无法兼顾功率和频率的动态调节性能。针对此问题,提出一种改进的转动惯量自适应控制(improved adaptive control of inertia,IACI)。首先,在同步旋转坐标系下建立VSG数学模型,并分析转动惯量对VSG输出特性的影响;其次,在VSG控制的基础上通过在转动惯量控制中引入频率变化量形成VSG转动惯量自适应控制,并给出频率跟踪系数、转动惯量和阻尼系数等参量的整定方法;最后利用Matlab/Simulink对比VSG控制和IACI控制在VSG并入微网和负载扰动条件下的有功和频率响应曲线,在由两台1k W的VSG组成的独立微网实验平台上进行实验验证,结果表明所提控制策略可避免VSG并入微网过程中的有功振荡,且可以有效优化频率响应曲线。

独立型微电网中基于虚拟阻抗的改进下垂控制

传统的下垂控制没有考虑逆变器之间线路阻抗的影响,直接应用于独立型微电网中分布式电源的控制,会影响系统的稳定性和功率均分。首先详细分析了采用传统下垂控制不能实现功率均分的原因,指出系统的线路阻抗和逆变器的额定容量成反比是传统下垂控制实现功率均分的充要条件;其次,提出了一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,引入虚拟电抗削弱线路阻抗模型中的阻性成分带来的功率耦合,引入系统电压反馈,通过改进电压/无功下垂控制解决线路阻抗不平衡带来的无功功率均分问题。采用该下垂控制能够实现系统功率的准确均分,并且改善系统的供电质量。仿真结果验证了该控制算法的有效性。

含多并联组网DG的微电网分层控制体系及其控制策略

基于下垂调节机制的孤立微电网分层控制体系中,底层控制存在电压调节性能和功率分配精度的固有矛盾,在组网分布式电源(distributed generation,DG)运行点变化时易造成母线电压频率、幅值的突变,需要二层控制在更长的时间尺度下对其进行补偿和修正,这将不利于系统的稳定运行。因此,该文提出一种新型的微电网分层控制体系:一层控制采用分散控制的方法,在系统稳态(如线路阻抗不匹配)或动态(如负荷突变、DG投切)情况下,能够同时满足电压调节质量和功率分配精度。引入权重系数以协调各台DG所承担的负荷比例,该权重系数可由二层控制通过分布式的方式计算生成,并且权重系数可在线调节,权重系数的改变并不影响系统电压稳定。所提分层控制动态响应迅速,有利于实现孤立微电网的功率灵活调控和稳定运行。理论分析和硬件在环实验结果均说明了该控制策略的可行性和有效性。

海岛微电网多种分布式电源定容研究

海岛微电网组网方式分为并网型和独立型两种,均存在多种分布式电源定容问题。鉴于此,研究了海岛微电网组网时的多种分布式电源定容。对于并网型,按计划离网配置适合选择保证综合负荷供电配置,按非计划离网配置适合选择保证重要负荷供电配置,也可以综合两者进行配置,既满足在计划离网时的综合负荷需求,又满足在非计划离网时的重要负荷需求。对于独立型,则利用全年资源满足综合负荷需求进行优化配置。以某一海岛微电网组网为例,给出了具体配置过程,从而提供一定的参考和借鉴。

基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略

孤岛运行的微电网由于其容量小,并且大部分微电源通过电力电子装置并网惯性小,因此微电网的频率和电压受微电网中负荷变化影响较大。基于电力系统二次调频原理研究了一种微电网频率控制策略。传统的下垂控制策略属于有差调节,当系统负荷发生变化时,不能保证微电网频率稳定在额定值。提出的基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略在下垂控制的基础上,引入了比例-积分(PI)控制环节实现了频率的无差调节,类似于电力系统的二次调频过程。为了克服微电网惯性低的缺点,模仿了同步发电机的转子运动方程为该频率控制策略增加了一阶惯性环节,更好地提高了微电网的频率稳定性。基于Matlab/Simulink仿真平台,仿真研究了采用上述控制策略时微电网在孤岛模式下负荷投切、负荷冲击、负荷随机波动、微电网运行模式切换等多种工况时的频率变化,仿真结果证明了该控制策略的正确性和有效性。

独立运行微网系统的能量管理策略研究

能量管理是独立微网系统控制的核心。根据实际调研某边防哨所的基本情况,设计了独立运行微网的系统结构,对含混合储能单元系统的能量管理策略进行了研究,通过设计能量管理系统整体结构,重点对系统功率分配和功率型电池荷电状态调整方法进行了分析,仿真结果验证了能量管理策略的可行性。

同伦摄动模态子区间算法在微电网孤岛潮流计算中的应用

与传统输电网和配电网络不同,微电网中的分布式发电装置通过电力变换装置给负荷供电,所以考虑并网整流/逆变装置的影响,同时建立包含微电源、柔性交流输电系统、线路以及不同负荷类型的微电网精确数学模型。此外,计及负荷及微电源出力的时间波动性,引入同伦摄动子区间理论构造求解孤岛微电网区间潮流方程,并通过模态分析法提高区间运算精度。算例结果验证了所建模型及求解方法的有效性。

基于改进下垂控制的微网运行控制策略

针对传统下垂控制器在微网并网模式运行时受电网频率或电压幅值波动的影响,难以实现恒功率输出的问题,提出了一种动态调节下垂系数实现恒功率输出的控制策略。同时为平抑微网孤岛模式运行时因连网线路阻抗不同而产生的环流设计了无功环流抑制单元。此外,为了保证微网在运行模式切换时平滑过渡而设计了预同步控制器。所提出的控制策略通过Matlab/Simulink仿真平台验证了其正确性和可行性。

考虑孤岛划分策略的多源微网孤岛检测技术研究

孤岛检测是多源微网系统的必备功能之一,检测性能的优劣直接关系到设备的安全运行。鉴于目前采用有源检测法对分布式电源检测时会向系统注入扰动量,从而影响电能质量的现实,提出一种基于孤岛划分策略的可控短路阻抗测量孤岛检测方法:首先提出了基于不同负荷等级、内功率平衡等因素的孤岛划分策略,其次,分析了短路脉冲电流信号对电能质量的影响,最后利用matlab/simulink对系统孤岛、并网运行状态进行建模并仿真,结果表明阻抗测量法不仅能够有效准确的检出测孤岛状态,而且降低了对电能质量的影响。

基于风光互补的孤岛型微网容量优化配置研究

微网的容量优化是指综合考虑经济、环境等因素,得到微网内分布式电源的最优配比。孤岛型微网的运行受气象条件制约,传统的配置方案易导致网内分布式电源结构与气象条件不匹配,影响系统的可靠性。为提升微网性能,并建立适用于不同气象条件的优化模型,提出了一种以风光互补为基础的孤岛型微网容量优化配置方法。考虑微网建设运营中的建设成本、维护成本、能源浪费和停电损失,设置分布式电源的功率、数量、寿命等约束条件,设计了一种可气象跟随且适用于多种气象条件的风光互补组合系数,再以该系数配合免疫算法改进传统的粒子群算法,获得了一种与气象条件相匹配的优化配置模型。通过算例仿真比较可知,该模型具有良好的气象跟随性、系统稳定性和波动抑制性。结果表明,利用改进的模型和算法求解微网容量优化问题,可获得符合气象条件的最优配比。

基于虚拟电容的并联逆变器无功环流抑制策略

微电网离网运行模式下,采用下垂控制的多台逆变器并联运行时,由于各逆变器系统等效阻抗与容量不匹配,使得并联逆变器间产生较大的环流。采用虚拟电容法使系统等效阻抗呈容性,可有效解决有功功率与无功功率的耦合和常规虚拟阻抗法引起的电压跌落问题,并设计了合理的虚拟电容的取值,同时分析了LC和LCL滤波器对系统高频环流的影响,仿真和实验验证了所提控制策略的可行性。

基于储能运行策略的孤岛型微网可靠性分析

作为孤岛型微网的重要组成部分,储能系统的运行策略直接影响着微网的供电可靠性。首先建立了孤岛型微网的发电电源和储能的评估模型;其次,建立了负荷切除原则和储能运行策略;最后,采用改进的时序蒙特卡罗法,对孤岛型微网进行可靠性评估,并在改进RBTS BUS6系统上进行仿真计算,结果表明,该方法能有效地计算分析孤岛型微网的供电可靠性。

微电网新型孤岛检测技术的研究

当电网发生故障时,微电网系统可以用主动频率偏移法检测孤岛现象。但若电流扰动角与负载角相等时,此时主动频率偏移法将无法判别孤岛效应。针对上述问题,研究了一种新颖的正半周期电流扰动法,在正半周期给电流频率一个扰动,在负半周期电流频率与电压频率保持同步。一旦孤岛现象出现,输出电流频率的变化将导致公共连接点处电压频率的变化,根据相邻半周期频率之差是否连续正负交替变化来检测孤岛现象。通过仿真验证,该方法减小了主动频率偏移法存在的非检测区,检测快速、有效,对电网电能质量的影响也较小。

离网运行的多微源微网调频调压控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)有差控制的缺点,提出了一种采用集中控制方式的微网频率和电压二次调节方法。按照关于容量比的分配公式,将二次控制器产生的频率和电压调节量分配给各台VSG的功频和电压控制器,提供所需的功率缺额,实现多台VSG频率和电压的二次控制,弥补有差控制缺陷。在MATLAB/Simulink环境下构建2台VSG并联仿真模型,仿真结果验证了二次调节的有效性以及调节量分配原则的正确性;最后设计了小功率实验样机,所得到的并联VSG二次控制实验结果与理论分析和仿真结果一致。

基于分布式电源的微网的设计与运行

结合微网和分布式电源的特点,着重讨论了其设计、运行、优化、控制等问题。通过设计实例,指出微网的设计要遵循安全可靠、功率平衡、运行灵活的原则;分析了微网的结构和运行方式,对于并网运行模式、孤网运行模式、双模式进行了详细说明,提出在不同的运行模式下微网设计的特点;对于微网和分布式电源的控制系统和优化运行提出了建议,提出了建立微网能量管理系统的大致思路;对需要注意的一些事项,如防孤岛保护、短路电流等进行了说明,提出用主动检测法和被动检测法进行防孤岛保护的实施方案。

微电网孤岛模式下基于虚拟阻抗的负荷分配控制策略

针对微电网孤岛模式下的多逆变器并联运行系统,其负荷分配性能对于系统的稳定、高效运行至关重要。通过深入分析多逆变器并联运行时的负荷分配机理,得到逆变器额定容量与总输出阻抗不匹配是造成负荷分配不准确的根本原因。在此基础上,提出了引入虚拟阻抗来实现逆变器额定容量与总输出阻抗相匹配的方法,以达到改善负荷分配性能的目的。同时,通过对下垂特性曲线的修正来减小虚拟阻抗对输出电压的影响。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上验证了所提控制策略的有效性。

基于可靠性的低压配电系统微网群划分研究

随着国家鼓励分布式发电政策的颁布和实施,越来越多的分布式电源以户用型微电网的形式接入到配电网中。户用微电网的建设实现了分布式电源的就地消纳,显著提供了低压配电系统的供电可靠性。然而,在故障状态下,户用微电网孤岛运行模式却未充分利用相应的分布式资源。为解决这一问题,首先提出了含分布式电源的户用微网群划分指标——可孤岛概率;然后,基于该指标构建了户用微网群的最优划分模型,分析了其目标函数和约束条件,并进一步提出了相应的求解方法。最后,算例仿真结果表明:提出的户用微网群的划分模型,可以显著提高低压配电系统的供电可靠性,在配置较少的划分开关下也可达到较为理想的效果。