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微型电网故障分析及电能质量控制技术研究

李盛伟  
【摘要】: 能源短缺、环境污染以及连锁故障在大电网中的屡次发生,都已经成为了电力生产和安全稳定运行不可回避的问题。与此同时,以可再生能源为主的分布式供能技术的兴起,为节省投资、降低能耗与污染、提高电力系统安全性与灵活性提供了新的思路。微电网技术可将多种逆变型分布式电源组合在一起加以统一的能量控制,既可以并网运行也可以脱离大电网孤岛运行,不但能提高用户的供电可靠性及电能质量,甚至还可以在大电网崩溃时提供黑启动能力。因此,微电网与传统电网相结合也被国内外专家一致认为是电力系统的发展趋势。然而随着分布式发电技术的快速发展,微电网的保护与控制技术却已经成为了限制其发展的瓶颈,因此,对微电网保护与运行控制技术的研究,有着非常重要的理论意义和实用价值。 本文首先介绍了微电网技术的发展概况及研究现状,讨论了微电网结构以及组成单元,并分析了不同类型的逆变型分布式电源的输出特性。 其次,针对微电网在并网及孤岛运行状态下的故障特征进行了研究:分析了微电网在并网运行时的容量及接入点位置对故障特征以及保护装置的影响;分析了微电网在孤岛运行状态下发生故障时微电源的输出特性,以及对继电保护的影响。并针对微电网孤岛运行和并网运行分别提出了联络线或馈线的保护配置方案。所提出的保护方案可以满足电力系统对继电保护的要求。 然后,本文对微电网的孤岛检测技术进行了相应的研究:总结了现有的主动检测法、被动检测法以及开关状态监测法的缺点,得到了其均不适用于微电网的结论。继而分别研究了孤岛内采用频率正反馈与负反馈控制时的频率特性,并提出了基于频率正负反馈的频率滞环孤岛检测法,该算法不破坏孤岛运行条件、盲区小、检测速度快,适用于微电网的孤岛检测。 最后,针对提高微电网电能质量的控制方法进行了研究:分析了提高功率因数,降低谐波含有率以及三相电压不平衡度的意义,并提出了可提高上述电能质量指标的逆变型分布式电源控制算法。该算法基于派克变换,补偿精度与电压的三相不对称及波形畸变无关,同时分布式电源的输出有功功率不受影响。控制算法的实现仅需控制分布式电源的逆变器输出,不需要额外增加补偿设备,实时性与有效性都经过了仿真验证。


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