微电网系统并网控制与保护装置的研究剖析.pptVIP

保护 与大电网不同，微网的保护与运行具有自己的特殊性： 微网潮流 内部的结构决定了微网的双向潮流特性，传统保护中的选择性原则在微网保护中较难满足。微网中一般根据不同电源的特点采取不同的控制方式，对于风力发电和光伏发电这些输出功率受天气影响比较大的电源，若通过配备储能装置的方法使这类电源根据负荷需求调整发电量，则需要配备较大容量的储能装置，这会降低系统的经济性，因此这类可再生能源的目标是保持最大的利用率，分布式电源能输出多少功率就输出多少功率，微网设计时一般会满足此类电源“即插即用”的特点。这就加剧了微网中潮流流动的不确定性，设计保护方法时应尽可能做到不受潮流的影响。 通信 在同等电压等级配电网中一般较少采用基于通信的保护。微网中，故障的判断较为复杂，有时需要利用多点的信息；为了维持微网的稳定，也需要确保故障能够及时地切除。基于通信的保护可以很好地完成这些功能。 DG不同控制方式与保护的对应 DG 的控制是微网控制的基础，目前关于 DG的控制方法的研究比较多，常见的有恒压恒频控制、PQ 控制、P-f，Q-V 下垂控制、f-P，V-Q 下垂控制等。不同方法的控制模块输入量及其所控制DG 的输出量不同，当控制方式中没有加入任何针对故障的模块时，故障情况下，控制方式也会使所控制 DG 的输出量向参考值靠近，从而引起可以用以保护的电气量例如电压、电流等发生失常变化。在对分布式电源控制方法进行设计时，应该考虑到故障情况并采取必要措施，例如数值限幅，跳闸时间配合等；同时保护方式也应该充分地考虑到DG 控制方式的影响，设计与对应控制方式相协调的保护或是可适用于任何控制方式的保护。 故障切除时间 微网中的分布式电源多采用电力电子接口，这使得微网具有缺少惯性、响应速度快等特点。若采用配电网相同电压等级下的故障切除时间，容易使微网系统失去稳定。故障切除时间还应该考虑到负荷的敏感程度，保证故障切除后系统还能保持稳定。例如，电动机负荷所占的比例越大，临界故障切除时间越短；三相短路故障点离感应电动机负荷点越近，临界故障清除时间越短。 采用微型燃气轮机和燃料电池作为主要的电源，储能装置连接在直流侧与分布式电源一起作为一个整体通过电力电子接口连接到微网。其控制方案相关研究重点是分布式电源的“即插即用”式控制方法。到目前为止，他们不允许微网向大电网供电。 日本没有明确给出微网定义，但是在发展微网展示平台方面做出了重要贡献 。 国内外研究动态 我国在微网中控制系统的研究尚处于起步阶段，但与欧洲、美国等研究机构取得的研究成果上仍存在较大差距，有必要进一步开展微电网控制方法策略的研究，促进微电网在我国的应用。 微电网系统并网控制与保护装置的研究 学生：杨浩亮 导师：秦立军 教授 主要内容 选题的背景及意义 国内外研究动态 课题主要研究内容 研究方案及主要难点 预期成果和可能的创新点 选题的背景及意义 微网(MG)：是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。 微电网的特点要适应中国电力发展的需求与方向，在中国有着广阔的发展前景。但是微网接入大电网还存在很多问题，如分布式电源供电的可靠性、电能质量和供电效率等问题，为了保证稳定、可靠的系统运行，需要对接入电网的微源发电系统进行有效的控制是解决问题的有效方法之一。 微电网的运行与控制 微电网有两种典型的运行模式——并网模式和孤岛模式 微电网控制的主要目标 调节微网内的功率潮流，实现功率解耦控制 调节微电源出口电压，保证局部电压稳定 孤岛模式下，提供电压频率参考，实现微电源快速响应和功率分担 平滑自主实现与主网分离、并联或二者过渡 目前微电网控制策略的不足之处 控制算法在模式转换时存在冲击大、调节时间长的问题 只考虑负荷、微电源功率、或网络结构单一变化的影响 多采用简化的微电源模型 微电源控制策略主要通过仿真验证 美国微网 国内外研究动态 日本仙台微网 国内外研究动态 主要研究内容 1、设计微电网系统控制器： 微电网系统控制器承担微电网和大电网的联结控制作用，结合相应的二次设备完成微电网并网到离网，离网到并网的平滑过渡。该装置主要完成的功能包括：孤岛检测功能、自动同期并网功能和保护测控功能。 2、控制器具体硬件设计分为以下几个模块：数据采集模块、主控制器模块、驱动模块、保护模块、最大功率跟踪模块和通信模块。 3、研究新的控制算法，实现更有效的控制与保护。 4、根据已经建立系统的仿真模型，对微电网中并