微电网运行及控制课件.ppt
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- 电网 运行 控制 课件
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1、2014-2015学年 第一学期11/19/20221第一章第一章 微电网概述微电网概述第二章第二章 微电网组成元件微电网组成元件第三章第三章 微电网基本控制方法微电网基本控制方法第四章第四章 微电网多代理优化控制方法微电网多代理优化控制方法第五章第五章 微电网保护微电网保护11/19/202225.1 DG5.1 DG对传统保护的影响对传统保护的影响5.2 DG5.2 DG故障电流特性故障电流特性5.3 5.3 孤岛保护孤岛保护11/19/20223 一、传统电力系统的故障分析一、传统电力系统的故障分析 二、典型控制策略下二、典型控制策略下DG输出特性分析输出特性分析 三、三、DG故障电流特
2、性分析故障电流特性分析 四、微电网故障电流特性分析四、微电网故障电流特性分析11/19/20224(1)短路故障类型)短路故障类型 11/19/20225危害最危害最大大发生频发生频率最高率最高(2)对称分量法)对称分量法 11/19/20226(2)对称分量法)对称分量法 11/19/20227(3)三相短路分析)三相短路分析 11/19/20228(4)单相接地短路分析)单相接地短路分析 11/19/20229边界条件边界条件(4)单相接地短路分析)单相接地短路分析 11/19/202210 一、传统电力系统的故障分析一、传统电力系统的故障分析 二、典型控制策略下二、典型控制策略下DG输出
3、特性分析输出特性分析 三、三、DG故障电流特性分析故障电流特性分析 四、微电网故障电流特性分析四、微电网故障电流特性分析11/19/202211 回顾回顾(1)VF控制控制11/19/202212(2)PQ控制控制(1)分布式电源限流控制器)分布式电源限流控制器11/19/202213限流公式:限流公式:Dq坐标系控制器限流坐标系控制器限流(2)PQ控制逆变器输出特性控制逆变器输出特性11/19/202214PQ 控制方法控制方法(2)PQ控制逆变器输出特性控制逆变器输出特性11/19/202215电网发生故障时,存在两种输出状态电网发生故障时,存在两种输出状态1)正序电流未达到保护限值正序电
4、流未达到保护限值DG维持恒功率状态维持恒功率状态2)正序电流负载达到饱和限值)正序电流负载达到饱和限值或DG运行在恒正序电流输出状态运行在恒正序电流输出状态(2)VF控制逆变器输出特性控制逆变器输出特性11/19/202216dq坐标系下的坐标系下的VF控制策略控制策略(2)VF控制逆变器输出特性控制逆变器输出特性11/19/202217电网发生故障时,电网发生故障时,VF控制逆变器存在两控制逆变器存在两种状态种状态1)正序电流未达到保护限值正序电流未达到保护限值DG运行在恒压恒频运行在恒压恒频2)正序电流负载达到饱和限值)正序电流负载达到饱和限值DG运行在恒正序电流输出状态运行在恒正序电流输
5、出状态系统失去稳定系统失去稳定 一、传统电力系统的故障分析一、传统电力系统的故障分析 二、典型控制策略下二、典型控制策略下DG输出特性分析输出特性分析 三、三、DG故障电流特性分析故障电流特性分析 四、微电网故障电流特性分析四、微电网故障电流特性分析11/19/20221811/19/202219(1)对称故障时的分析)对称故障时的分析(2)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析分成两种故障情况:分成两种故障情况:简单含简单含DG的双端供电网络的双端供电网络11/19/202220(1)对称故障时的分析)对称故障时的分析PQ控制的控制的DG电源特性:电源特性:1)正序电流未达到保护限值正序电流
6、未达到保护限值DG维持恒功率状态维持恒功率状态2)正序电流负载达到饱和限值)正序电流负载达到饱和限值或DG运行在恒正序电流输出状态运行在恒正序电流输出状态11/19/202221(1)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析对称分量法对称分量法正序图正序图负序图负序图零序图零序图11/19/202222(1)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析Eg.系统侧电源电压为系统侧电源电压为0.4kV,0.4kV,内阻抗内阻抗XsXs为为0.0160.016。线路长度为。线路长度为1km,1km,线路单位长度线路单位长度正序阻抗及负序阻抗为正序阻抗及负序阻抗为0.253+j0.0720.253+j0.0
7、72。逆变器采用逆变器采用VFVF控制,相电压为控制,相电压为0.23kV,0.23kV,内阻抗内阻抗XinvXinv为为0.0160.016欧姆,电流饱和值欧姆,电流饱和值为为1.44kA1.44kA线路中点发生线路中点发生BCBC相金属短接故障相金属短接故障11/19/202223(1)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析负序图负序图零序图零序图Eg.11/19/202224(1)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析负序图零序图DG采用采用VF控制策略:控制策略:或或1、故障电流未达到饱和值、故障电流未达到饱和值2、故障电流达到饱和值、故障电流达到饱和值11/19/202225(1)非
8、对称故障时的分析)非对称故障时的分析故障发生在线路中点故障发生在线路中点11/19/202226(1)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析逆变器输出三相电流逆变器输出三相电流系统侧输出三相电流系统侧输出三相电流11/19/202227(1)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析故障发生在距离逆变电源故障发生在距离逆变电源0.2km处处11/19/202228(1)非对称故障时的分析)非对称故障时的分析逆变器输出三相电流逆变器输出三相电流系统侧输出三相电流系统侧输出三相电流 一、传统电力系统的故障分析一、传统电力系统的故障分析 二、典型控制策略下二、典型控制策略下DG输出特性分析输出特性分析
9、三、三、DG故障电流特性分析故障电流特性分析 四、微电网故障电流特性分析四、微电网故障电流特性分析11/19/20222911/19/202230电网侧:额定容量电网侧:额定容量10MVA内电势为内电势为0.4kV,内阻抗,内阻抗0.016欧姆欧姆PQ逆变电源:额定容量逆变电源:额定容量0.5MVA,出口额定线电压出口额定线电压0.4kV,内阻抗为内阻抗为0.032欧姆,饱和电流值为欧姆,饱和电流值为1倍额定倍额定电流,有功参考值为电流,有功参考值为0.3MW和和0.1MVarVf逆变电源:额定容量逆变电源:额定容量0.5MVA,出出口额定线电压口额定线电压0.4kV,内阻抗为内阻抗为0.03
10、2欧姆,饱和电流值为欧姆,饱和电流值为1倍额定电流倍额定电流线路阻抗正负序阻抗相等:线路阻抗正负序阻抗相等:0.253+0.072j/km,零序阻抗为零序阻抗为1.012+j0.289/km线路长度线路长度:L-Dis=1km,line_pq=2km,line_vf=2km11/19/202231(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真闭合开关闭合开关K1,K3,断开开关断开开关K2,构成,构成双端电源系统。双端电源系统。线路线路line_PQ发生三相短路故障发生三相短路故障11/19/202232(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真恒功率输出故障状态仿真结果恒功率输出故障状态
11、仿真结果恒正序电流输出故障状态仿真结果恒正序电流输出故障状态仿真结果11/19/202233(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真线路线路line_PQ发生发生BC相间短路故障相间短路故障11/19/202234(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真线路线路line_PQ发生发生BC相间短路故障相间短路故障续表续表11/19/202235(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真线路线路line_PQ发生发生BC相间短路故障相间短路故障恒功率状态仿真结果(恒功率状态仿真结果(50%)发生故障)发生故障11/19/202236(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真线路
12、线路line_PQ发生发生BC相间短路故障相间短路故障恒正序电流状态仿真结果(恒正序电流状态仿真结果(%5发生故障)发生故障)11/19/202237(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真线路线路line_PQ发生发生A短路故障短路故障11/19/202238(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真线路线路line_PQ发生发生A短路故障短路故障恒功率输出状态仿真图恒功率输出状态仿真图11/19/202239(1)PQ控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真线路线路line_PQ发生发生A短路故障短路故障恒功率输出状态仿真图恒功率输出状态仿真图11/19/202240(1)PQ控制策
13、略故障控制策略故障1、PQ 控制型逆变电源在系统故障后存在恒功率输出和恒正序电流输出两种控制型逆变电源在系统故障后存在恒功率输出和恒正序电流输出两种输出状态,且具有明显的非线性特征。当输出状态,且具有明显的非线性特征。当 PQ 逆变电源运行在恒功率输出态时,逆变电源运行在恒功率输出态时,表现出以下两点特性:一是表现出以下两点特性:一是 PQ 逆变电源输出的正序电流值的大小随着故障点逆变电源输出的正序电流值的大小随着故障点到逆变电源出口母线距离的减小而逐渐增大,但都小于限幅电流极限值;二是到逆变电源出口母线距离的减小而逐渐增大,但都小于限幅电流极限值;二是故障后故障后 PQ 逆变电源主要保持有功
14、功率输出恒定,无功功率输出相比于无功参逆变电源主要保持有功功率输出恒定,无功功率输出相比于无功参考值略有降低。考值略有降低。2、故障后,当、故障后,当 PQ 逆变电源输出的正序电流小于限幅电流极限值时,同一逆变电源输出的正序电流小于限幅电流极限值时,同一故障点处的三相故障电流是最大的,单相接地短路电流最小。反之,故障后当故障点处的三相故障电流是最大的,单相接地短路电流最小。反之,故障后当PQ 逆变电源运行在恒正序电流输出状态时,不对称故障的故障电流要大于同逆变电源运行在恒正序电流输出状态时,不对称故障的故障电流要大于同一点处三相故障时的故障电流。一点处三相故障时的故障电流。11/19/2022
15、41(2)VF控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真闭合开关闭合开关K2,K3,断开开关断开开关K1,构成,构成双端电源系统。双端电源系统。线路线路line_VF发生三相短路故障发生三相短路故障11/19/202242(2)VF控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真故障故障1:三相短路:三相短路11/19/202243(2)VF控制逆变型电源仿真控制逆变型电源仿真三相短路故障,恒压恒频运行状态三相短路故障,恒压恒频运行状态三相短路故障,恒压恒频运行状态三相短路故障,恒压恒频运行状态11/19/202244(2)VF控制逆变型控制逆变型电源仿真电源仿真故障故障2:BC相间短路相间短路11/19/20
16、2245(2)BC相间短路相间短路BC短路故障,恒压恒频运行状态短路故障,恒压恒频运行状态11/19/202246(2)BC相间短路相间短路BC短路故障,恒压恒频运行状态短路故障,恒压恒频运行状态11/19/202247(2)VF控制故障控制故障A短路故障短路故障11/19/202248(2)VF控制故障控制故障A短路故障,恒压恒频运行状态短路故障,恒压恒频运行状态11/19/202249(2)VF控制故障控制故障A短路故障,正序电流保护仿真短路故障,正序电流保护仿真11/19/202250(2)VF控制策略故障控制策略故障1、V/F逆变电源在系统故障后存在两种运行状态,并具有明显的非线性特征
17、。逆变电源在系统故障后存在两种运行状态,并具有明显的非线性特征。当当 V/f 控制型逆变电源输出的正序电流未达到极限值时,控制型逆变电源输出的正序电流未达到极限值时,V/f 逆变电源能够维持逆变电源能够维持其端口电压和输出频率的稳定,即其端口电压和输出频率的稳定,即 V/f 逆变电源运行在恒压恒频率状态,且在逆变电源运行在恒压恒频率状态,且在该运行状态下该运行状态下V/f逆变电源输出的正序电流值大小随着故障点到逆变电源出口母逆变电源输出的正序电流值大小随着故障点到逆变电源出口母线线,距离的减小而增大;一旦距离的减小而增大;一旦 V/f 控制型逆变电源输出的正序电流达到极限值,控制型逆变电源输出
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