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微电网分散控制与保护模式研究

李芃  
【摘要】:电力系统大量接入分布式电源会对电网造成巨大的冲击。为了解决这一问题,微电网应运而生。现有研究和实践已表明,将分布式发电供能系统以微电网的形式接入大电网并网运行,可以与大电网互为支撑,是发挥分布式发电系统功能的最有效方式。 本文以微电网的分散控制和保护模式作为主要内容,包括微电源运行特性分析及模型仿真,基于角色自律分散系统的微电网体系结构和基于改进沙堆模型的微电网保护模式三个方面。 文章首先阐述了微电网的研究背景,从微电网中的微电源层面和微电网系统层面,详细地分析了微电网技术发展和研究现状。并对微电网不同的控制策略进行类比分析。 在对典型微电源数学模型与工作特性分析的基础上,采用Matlab/Simulink对三种微电源数学模型进行了仿真。结果表明,各个模型能够很好的反映分布式电源的运行情况,同时其复杂程度有所简化,适合用于复杂微电网系统建模仿真的研究。而且模型对输入变化跟踪速度很快,具有很好的线性特性,为系统仿真中对于微电源的简化提供了依据。 在基于角色自律分散系统的微电网体系结构部分,首先介绍了角色自律分散系统的相关概念。在对微电网特性分析的基础上,提出了基于角色自律分散系统的微电网体系结构,该结构中微能量管理系统是核心要素,用于支持用户Agent的角色自律转化与微网格局进化。介绍了211三期工程微电网试验平台的设计方案,并对其进行改进,增加了自律分散控制功能。最后以一种典型的低压馈线系统作为算例,在Matlab/Simulink中进行仿真。仿真结果表明基于角色自律分散系统的微电网体系结构可以很好的优化微电网运行,同时减少对大电网的冲击。 在基于改进沙堆模型的微电网保护模式部分,从分析微电网对传统继电保护的影响入手,在对现有研究角度进行分析的基础上,尝试采用一种新的思路来研究微电网保护模式。在改进传统沙堆模型的基础上,以一个算例为切入点,采用了将故障点和故障扩散点共同切除的保护模式。 最后对全文的工作进行了总结并进行了展望。


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