微电网继电保护的研究与应用

为了解决分布式电源接入电网产生的随机性及波动性,以及对配电网继电保护和低压配电保护的影响,分析了微电网接入对配电网一次设备的要求,提出基于区域差动保护的配电网保护解决方案以及基于正反方向阻抗的低压配电保护解决方案。通过实际的工程实践证明,区域差动保护很好地解决了微电网接入对常规配电网多电源以及重合闸等保护的影响,正反方向阻抗的低压配电保护很好地解决了分布式电源接入低压配电网带来的影响。     

微电网中分布式光伏电源孤岛及切换控制

<正>(1)分布式光伏电源的孤岛控制基于光伏电源提出的微电网拓扑结构图,如图1所示。微电网通过静态开关与大电网相连,光伏等微电源经本地控制器接入微电网。微电网中心控制器(Micro Grid Control Center,MGCC)安装在公共连接点附近,其电源由光伏电源直流母线提供。MGCC负责管理逆变控制器并接收其发出的信息,维持微电网内能量平衡。     

基于强化学习的多微电网分布式二次优化控制

针对微电网中分布式电源下垂一次控制产生的系统频率和电压静态偏差问题,提出了一种基于强化学习就地反馈方法的分布式二次优化控制,利用本地信息可兼顾频率恢复和电压调整的需求。首先,针对微电网经济性、频率及电压控制需求和各分布式电源综合性能(环境效益、经济效益、技术效益),定义了本地奖励,协调多微电网的频率恢复和电压调节。其次,针对电网实际运行情况,在满足供需平衡的同时,使用多智能体强化学习算法对全局奖励反馈优化修正,使各分布式电源协同出力渐近消除频率偏差,保证微电网的稳定运行。最后,通过实例验证了所提出控制的有效性和适应性。     

基于改进自适应遗传算法的微电网负荷优化分配

主要研究了微电网负荷优化分配的问题,即在满足微电网安全运行约束和负荷需求的条件下,优化微电源的出力,使微电网的发电总成本最小。分析建立了微电网负荷优化分配的数学模型,考虑了微电网运行约束条件、负荷需求,微电源的燃料消耗、维护成本与起动成本,以及动态的网络损耗量和购电、售电价格等。研究了微电网分别处于孤网运行与联网运行时的经济性。并运用基于实数编码的改进自适应遗传算法对其进行数值求解。最后,通过算例验证了所提出的方法的有效性。     

可靠性与经济性相协调的微电网能量优化

提出一种可靠性与经济性相协调的微电网能量优化方法,权衡停电损失和投资运行费用,得到微电网等年值费用最小时各类微电源的最佳运行容量和供电策略。考虑微电源出力特性、负荷随机需求、微电网与主网交换功率以及可靠性模型,基于序贯蒙特卡洛模拟法统计微电网停电损失;计及微电源运行工况和微电网运行年限,基于全生命周期计算微电网投资运行费用。算例针对自治模式下的微电网系统进行优化,分析结果表明,所述方法可为微电源优化配置提供建议,实现微电源动态经济运行,降低系统总费用。     

微电网能量管理系统功能结构研究

微电网系统包含多种微电源和不同类型的负荷,受自然条件的限制,微电源的波动幅度和速度常常大于负荷的变化,因此微电源对电网稳定性的扰动也常大于其负荷,从而使得传统的能量管理系统不再适用。为了充分发挥微电网低碳、经济的优势,需要优化微电网的能量调度以使微电源得到最大利用。针对微电网系统的特点,提出了一套较为完善的微电网能量管理系统,并对其各功能模块的主要任务及其完善的特色进行了详细阐述,该系统能够实现预报、实时、历史信息的全面监测、微电网系统状态的同步监控、预报警和预防控制以及微电网的能量多目标优化运行综合协调控制功能。提出的微电网能量管理系统进一步完善了微电网的控制功能,提高了微电网的控制精度和有效性,为原型系统的开发及工程应用提供重要支持。     

基于混合智能技术的微电网剩余负荷超短期预测

对微电网中分布式电源发电量和短期负荷的准确预报是微电网运行控制和能量管理的重要基础。提出了微电网剩余负荷的概念和计算方法,分析了微电网剩余负荷超短期预测的特点和影响因素。在考虑微电源历史输出功率、微电网历史负荷以及本地气象因素的同时,综合运用k均值聚类分析、遗传算法和人工神经网络建立了微电网剩余负荷超短期预测模型。搭建了一个含有风电、燃气轮机和燃料电池的微电网仿真模型,仿真结果表明,模型中分布式电源发电量和微电网负荷的预测结果与实测数据非常吻合,验证了模型的预测精度。     

基于双重保护的微电网接入设计

为提高分布式电源和微网并网的安全性,以及微网离网到并网同期操作的可靠性,本文提出了一种双重保护的微电网接入配电网设计方案。针对微电网接入配网的离并网状态转换进行了深入的分析与探讨,并给出了该设计方案的实施策略。该方案一方面提高了并网微电网的可靠性,另一方面也很好地解决了微网离并网转换同期的问题。     

基于逆变型微电源并联组网控制优化研究

基于可再生能源的微电网技术正成为智能电网研究的热点之一。为解决可再生能源作为微电网中能量供给单元,存在电压源型微电源组网控制问题。提出了基于无互联线的下垂控制策略,分析了频率对有功、电压对无功的下垂控制理论原理,并对两台微电源组网进行了仿真研究。结果表明,策略能简化控制系统设计,提高系统的控制精度,为微电网组网硬件设计提供理论支持。     

基于粒子群优化算法的微电网微电源优化配置

提出一种基于粒子群优化算法的微电网微电源优化配置模型,并以权重系数法对其进行研究,得出在各个权重系数情况下各类微电源的最佳运行容量。以孤岛微电网系统为例,考虑了各类微电源的出力及它们之间的互补特性和微电网系统内各种负荷的不同敏感性。通过运用粒子群优化算法加以求解。仿真结果表明,优化配置方法可以满足负荷多样性需求情况下的微电网经济运行,可为微电网系统优化规划问题提供一定的参考。     

微电网在我国电网的应用前景

分析了我国电网建设的现状及美国、欧洲和日本微电网的发展现状,探讨了微电网概念以及微电网的结构,并给出了微电网的经典示意图,展望了微电网对于中国电网发展的重要意义,提出了国内微电网研究的思考和应考虑的一些问题。     

面向多能互补微网的故障辨识与继电保护算法

由于含有多种具有互补特性的分布式电源,多能互补微电网在能源综合利用、供电可靠性和运行经济性方面具有明显的优势。然而与传统配电网相比,各类分布式电源的并入导致微电网拓扑结构和运行方式变得更为复杂,并网和离网运行对应的故障特性存在差异,使得传统继电保护方案难以满足此类微电网保护的要求。针对这一问题,首先围绕传统继电保方案的不足展开讨论,分析微电网网内故障特点,继而提出一种适用于微电网的改进故障辨识算法,以实现对网内故障的快速准确辨识。综合考虑多能互补微网继电保护的需求,结合改进故障辨识算法,将改进电流差动保护与广域自适应电流速断保护相结合,提出一种适用于微电网分布式电源上下游线路的综合继电保护算法,在缩小故障影响范围的基础上,提高保护响应速度并降低保护拒动的概率。最后,利用RT-LAB实时仿真系统构建含风、光、储、微型燃气轮机等分布式电源在内的多能互补微网模型,通过网内模拟不同类型故障,验证了所提故障辨识和继电保算法的有效性。     

新型电网-微电网（Microgrid）研究综述

首先介绍了微电网的产生背景,并对微电网进行定义。其次,在对比了各国微电网的研究进展现状后,针对一个典型的微电网阐述了基本运行方式。接着介绍了微电网的电源和储能形式,并对微源的控制器特性即频率下垂曲线进行了简单的描述。微电网输配电系统也与传统电网有着明显的不同,由于低压线路参数的特殊性,需要对功率调节公式进行修正。微电网系统优化与稳定也是微电网的关键研究内容之一,初步给出了系统优化和稳定运行目标。最后,在依托电工所在新能源方面的既有成果上,提出了微电网的将来研究的重点和难点。     

新型微电网外部短路故障保护方案

结合微电网与配电网的隔离策略,提出了一种基于正序故障分量原理的新型微电网外部短路故障保护方案。该原理分别提取微电网与配电网之间的联络线两端的正序故障分量进行阻抗计算,然后利用阻抗角构成的新判据确定是否发生微电网外部故障。该原理无需考虑负荷电流和故障电阻的影响,克服了微电网故障时短路故障电流小以及潮流双向流动的问题。同时采用正序故障分量电流幅值差动保护作为阻抗角保护判据的启动判据,构成了一套完整有效的微电网外部短路故障保护方案。用PSCAD/EMTDC建立一个连接配电网的微电网仿真模型,进行各种短路故障仿真,仿真结果验证了所述保护方案的正确性和有效性。     

微电网的研究现状及在我国的应用前景

首先介绍了微电网概念的产生背景和意义以及微电网的概念和结构,并给出了微电网的经典示意图;然后详细介绍了美国、欧洲和日本微电网的发展现状及其示范工程,对比了3者不同的微电网发展理念,概述了其微电网的未来发展方向;最后,展望了微电网对于中国未来电网发展的重要意义,提出了国内微电网研究应重点考虑的一些问题。     

微型燃气轮机微网技术方案

详细介绍了微型燃气轮机微网系统设计方案。首先介绍了示范工程的冷/电系统结构;然后围绕燃机分组、网架结构、运行方式、保护配合与整定、系统自动化配置等技术问题进行研究,从技术先进性、可行性、经济性、可靠性对比分析了各种可能存在的技术方案;最后针对推荐方案详细说明了系统保护配置与整定的实施建议,以及系统在不同运行工况下的运行方式。研究表明,推荐方案能够满足微网的设计要求,有效提高了系统的供电可靠性,且具备可实施性。     

基于主动探测的直流微电网故障区段辨识与快速恢复策略

直流微电网是未来智能配用电系统的重要组成部分.直流系统故障时,冲击电流上升速度快,可供保护获取的数据信息极少,严重影响直流保护的故障诊断.将电力电子变流器的故障控制与保护相结合,提出了一种基于主动探测的直流微电网故障区段辨识与快速恢复策略,通过增加AC-DC变流器的故障控制模块,使其具有主动注入短路电流的能力,进一步协同直流保护装置,实现对故障位置的准确识别和快速隔离.同时,各变流器还能基于本地电压和探测电流信息自动诊断故障消除情况,以快速恢复系统运行.基于实时数字仿真平台的仿真结果表明,所提策略能够在故障发生后100 ms内完成故障定位与隔离,大幅降低了对系统供电的影响,具有一定的工程应用价值.     

微电网继电保护技术研究综述

针对微电网控制灵活、短路故障电流小、潮流双向流动等新的故障特性,根据微电网保护的已有研究成果,对微电网保护技术进行了综述。结合微电网的结构特征,提出了微电网保护的基本要求,分析归纳了微电网保护的三种可行方案;探讨了微电网的不同隔离策略、不同接地方式、不同运行方式以及潮流特性对微电网保护的影响。总结了微电网继电保护技术在国内外的最新研究成果,并提炼出现阶段微电网保护技术研究中的关键问题和研究现状。最后,对微电网保护的研究方向和发展目标进行了展望,指出结合微电网故障特征与微电网控制功能的集成化保护将是微电网保护技术的主要研究方向,而实现微电网隔离策略的最优化、信息采集的广域化以及保护功能的集成化将是微电网保护的发展目标。     

一种微源逆变器串联连接型微网特性研究

为进一步降低微网输出电压谐波含量,减少对外电网的谐波污染,研究了一种微源逆变器串联连接的微网组网方式。首先介绍了系统拓扑结构及输出电压双重傅里叶表达式,并基于此对系统特性进行了详细分析。其次对直流环节电压波动、孤网运行时功率分配及微源实时投切等问题提出了相应的解决方法。最后建立微源数学模型,利用Matlab/Simulink软件对系统运行特性进行了仿真分析。该结构下微电网在减少输出谐波含量的同时,可有效解决微网中环流、频率差异等诸多问题,提高传统电网对分布式电源的接纳能力,并能够对微电网的全面发展提供新思     

拒绝服务攻击下基于分布式事件触发一致性预测补偿的微电网能量优化管理

针对微电网下电力系统通信易受到拒绝服务攻击(denial of service attack,DoS)、局部信息不开放以及通信带宽受限等问题,提出了一种基于DoS攻击的分布式事件触发的无模型预测补偿能量优化管理控制方法。首先,为了优化微电网能量供给并使得获利最大,给出考虑微电网功率损失的维持供需平衡的最小成本函数;其次,将微电网中的每个部分看作一个智能体并考虑了通信带宽受限问题,提出了一种分布式事件触发一致性算法;随后,提出一种基于输入输出数据的无模型预测控制算法,利用跟踪攻击前时刻的供需不匹配功率来预测补偿当前时刻及其后多个时刻的智能体功率数据缺失;最后,通过仿真实例验证所提出的基于分布式事件触发一致性预测补偿的微电网能量管理方法的有效性。