_微网中电压支撑控制方法研究
直流微网的电压下垂控制法
Ke y wo r ds:DC mi c r o g r i d;DC/DC c o n v e r t e r ;d r o o p c o n t r o l
直 流微 网是一 个 包括 微 源 、 负载 和 通 讯 自动 化
电压 下 垂 控 制 进 行 改 进 , 以 减 小 稳 态 误 差 。 文
Ab s t r a c t : I n t h e DC mi c r o g id r ,t h e r e a c t i v e p o w e r l f o w ,v o l t a g e t o b e t h e s o l e i n d i c a t o r o f t h e b a l a n c e o f p o w e r s y s t e m.T h e r e f o r e ,t h e a u t h o r p r o p o s e s a v o l t a g e d r o o p c o n t r o l me t h o d, t h r o u g h t h e e s t a b l i s h me n t o f c o n t a i n i n g mi - c o r s o u r c e a n d t h e l o a d o n t h e DC mi c r o g r i d s ma l l s i g n a l mo d e l f o r t h e d e t e r mi n a t i o n o f D C b u s v o h a g e ,a n d t h e n
自适应调节下垂系数的微电网控制策略
自适应调节下垂系数的微电网控制策略一、本文概述随着全球能源结构的转型和分布式能源系统的快速发展,微电网作为一种能够有效整合分布式能源、提高能源利用效率和供电可靠性的新型电力系统,受到了广泛关注。
在微电网中,下垂控制策略是一种常用的分布式控制方法,它通过模拟同步发电机的下垂特性,实现了微电网中各分布式电源(DGs)的无缝并联和功率共享。
然而,下垂控制的性能受到下垂系数选取的直接影响,而下垂系数的设定往往需要根据具体的系统条件和运行工况进行调整。
因此,研究一种能够自适应调节下垂系数的微电网控制策略,对于提高微电网的稳定性和经济性具有重要意义。
本文旨在探讨一种自适应调节下垂系数的微电网控制策略。
文章将简要介绍微电网的基本结构和下垂控制策略的基本原理。
然后,重点阐述自适应下垂系数控制策略的设计思想、实现方法及其在系统中的应用。
接着,通过仿真实验和案例分析,验证所提控制策略的有效性和优越性。
文章还将讨论该控制策略在实际应用中的挑战和未来的研究方向。
本文的研究不仅有助于提升微电网的稳定性和供电质量,还可以为分布式能源系统的优化运行和智能化管理提供新的思路和方法。
本文的研究结果对于推动微电网技术的发展和应用,促进能源结构的转型和可持续发展也具有一定的参考价值。
二、微电网与下垂控制策略基础微电网作为分布式能源的重要组成部分,具有灵活性高、可靠性强的特点,在解决能源危机和环境保护问题方面发挥着关键作用。
微电网由多种分布式电源(如光伏、风电、储能等)和负荷组成,通过先进的电力电子技术和控制技术,实现自给自足或与主网的互动运行。
下垂控制策略是微电网中的一种重要控制方法,它模拟了传统电力系统中同步发电机的下垂特性,通过调整分布式电源的电压和频率,实现微电网内部的功率分配和电压稳定。
下垂控制策略的基本原理是,在微电网中,当负荷变化或分布式电源出力波动时,通过调整分布式电源的电压和频率,使其与负荷的电压和频率相匹配,从而保持微电网的稳定运行。
基于电力电子技术的微网电压控制策略
基于电力电子技术的微网电压控制策略随着可再生能源的快速发展以及对能源供应的可靠性和可持续性的需求不断增加,微网作为一种新兴的电力系统,逐渐引起了人们的广泛关注。
微网是由分布式能源资源(DERs)和电力电子设备组成的一种小型电力系统,能够与主电网(MG)或其他微网相互连接或脱离运行。
在微网中,电压控制是一项关键任务。
由于微网的非线性特性以及多种不确定性因素的存在,设计一种有效的电压控制策略至关重要。
电力电子技术作为微网中主要的控制手段,为实现微网电压的稳定性和可靠性提供了强大的支持。
在微网中,电压控制策略可以分为两个主要方面:局部电压控制和整体电压控制。
局部电压控制主要关注微网内部的电压稳定性,确保不同节点的电压维持在合理的范围内。
而整体电压控制则是在微网和主电网之间实现电压协调,维持微网与主电网的电压匹配。
局部电压控制策略通常采用分布式电压控制的方法,其中每个DER 都负责管理自己的电压,并根据系统需求进行调整。
常见的分布式控制方法包括基于功率因数和有功功率的控制、基于无功功率和电压的控制、无功电流控制以及最大功率点追踪控制等。
这些控制策略能够准确地调节每个DER的输出电压,以保证微网内部电压的稳定性。
整体电压控制则采用集中式控制的方法,通过微网控制中心对微网和主电网之间的电压进行监测和调节。
集中式控制方法能够综合考虑微网内部电压和与主电网的电压协调,以实现电网之间的平衡。
常见的整体电压控制策略包括电网频率同步控制、主动和无功功率控制以及容性和感性功率调整等。
这些策略能够有效地维护微网与主电网之间的电压稳定性,并提高微网的自主运行能力。
为了进一步提高微网的电压控制效果,研究者们还提出了一些新的电压控制策略。
例如,基于模糊逻辑和人工智能的电压控制方法可以针对微网中的非线性和不确定性问题进行更好的处理。
此外,基于多智能体系统的电压控制策略可以实现微网内多个节点之间的协作与通信,提高整体控制的效果。
总而言之,基于电力电子技术的微网电压控制策略是实现微网电压稳定和可靠运行的关键。
微网中可维持母线电压恒定的下垂控制
微网中可维持母线电压恒定的下垂控制作者:贾磊磊张旭周涛陶者青来源:《科技资讯》2016年第16期摘要:由于传统下垂控制会使电压幅值和频率产生偏移,瞬时响应速度受限,以及由于线路阻抗不匹配所造成的环流等问题,提出了基于线路压降补偿的可减小微网母线电压幅值偏移的下垂控制理论,并且该方法可维持逆变电源本地输出电压幅值和频率的稳定。
针对实际低压微网系统中线路阻抗为阻性,首先忽略线路阻抗中感抗成分,修正传统下垂控制模型,改进系统稳定性和瞬态响应;其次基于传统电网中二次调频理论,控制器增加电压幅值和频率的无差调节,维持逆变电源本地输出电压幅值和频率的稳定;再次,考虑逆变器到微网母线之间传输线上的电压降,控制器再加入传输线路压降补偿。
最后通过仿真验证了所提出方法的正确性。
关键词:微电网母线;下垂控制;电压稳定;频率恒定;分布式发电中图分类号:TM464 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)06(a)-0000-001 引言化石燃料是现阶段人类所需能源的主要来源,但化石能源的不可再生性及其大规模使用造成的环境问题使其面临着双重压力。
因而人们在寻求一种可再生环境友好型的绿色能源来补充化石能源,甚至是替代化石能源。
风能,太阳能生物能源都是解决的途径,但现今上述可再生能源的使用通常是以分布式能源出现的,分布式能源又通过微电网的形式间接的接入主电网,因而微网中分布式能源的控制方式成为研究的热点。
现今已有的微网中分布式能源的控制方式有主从控制方法,平均电流控制方法,以及频率电压的下垂控制[1]。
主从控制方法选定一个电压源逆变电源做为主控单元,其他的分布式电源做为从属单元,主控单元负责维持系统中电压幅值和频率的稳定,并且产生从属单元所需的电流信号[2-3]。
主从控制有其自身的优点,就是无需锁相环节,并且达到很好的负载分配的效果,并且线路阻抗的特性不影响负载分配的效果。
但其自身也存在着很严重的缺陷,其系统冗余性差,主控节点的失控会导致整个系统的不稳定,且整个系统的稳定依靠从属单元达到一定的数量,以及主控单元与从属单元需要通信和控制总线进行连接,因而对分布式发电来说可靠性差。
低压微网综合控制策略设计
低压微网综合控制策略设计一、本文概述随着能源危机和环境问题的日益严重,可再生能源的开发与利用已成为全球关注的焦点。
低压微网作为连接分布式电源和负荷的重要平台,其稳定性和经济性对电力系统的运行具有重要影响。
由于低压微网中存在多种类型的分布式电源和负荷,其控制策略的设计变得尤为复杂。
本文旨在研究低压微网的综合控制策略,以提高其运行效率和稳定性。
本文将简要介绍低压微网的基本概念、结构特点以及其在电力系统中的作用。
将重点分析低压微网中常见的分布式电源和负荷类型,以及它们对微网运行的影响。
在此基础上,本文将深入探讨低压微网的综合控制策略设计,包括控制目标的确定、控制算法的选择、以及控制策略的实施等方面。
将通过仿真实验和实际案例分析,验证所提出综合控制策略的有效性和可行性。
本文的研究不仅有助于推动低压微网技术的发展,还可为电力系统的稳定运行和可再生能源的利用提供有力支持。
本文的研究成果也可为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和借鉴。
二、低压微网的基本结构与特点低压微网(Low-Voltage Microgrid)作为智能电网的重要组成部分,是指由分布式电源、储能装置、负荷、监控和保护设备等组成的,能够在并网或孤岛模式下运行的小型发配电系统。
它具有结构灵活、控制多样、响应迅速等特点,是实现能源互联网和可再生能源大规模接入的关键技术之一。
在结构上,低压微网通常由多种类型的分布式电源(如光伏发电、风力发电、小型燃气轮机等)和储能系统(如蓄电池、超级电容等)组成,它们通过智能电子设备(Intelligent Electronic Devices, IEDs)进行协调控制,共同维持微网的稳定运行。
低压微网还包括了负荷管理设备,如智能电表、负荷开关等,用于实现对负荷的实时监控和优化调度。
自治性:低压微网能够在并网和孤岛两种模式下运行。
在并网模式下,微网与主电网共同供电,实现能源的互补和优化配置;在孤岛模式下,微网能够脱离主电网独立运行,确保关键负荷的供电可靠性。
含分布式发电系统的微网技术研究综述
含分布式发电系统的微网技术研究综述一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重,可再生能源和分布式发电技术得到了广泛的关注和应用。
微网作为整合分布式发电系统和负荷的一种有效方式,其研究和发展对于实现能源可持续发展、提高能源利用效率、增强电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
本文旨在对含分布式发电系统的微网技术进行全面而深入的研究综述,分析当前的研究现状和发展趋势,以期为相关领域的研究者和从业者提供有益的参考和指导。
本文将首先介绍微网的基本概念、特点以及其在能源领域的应用价值。
随后,将对分布式发电系统的主要类型、运行原理及其与微网的融合方式进行详细阐述。
在此基础上,本文将重点分析微网的控制策略、能量管理、保护技术等方面的研究现状,探讨微网在并网和孤岛模式下的运行特性及优化方法。
本文还将对微网的经济性、环境效益和社会影响进行评估,以期从多个维度全面展现微网技术的优势和挑战。
本文将总结当前含分布式发电系统的微网技术研究的主要成果和不足,并对未来的研究方向和应用前景进行展望。
通过本文的综述,期望能够为推动微网技术的进一步发展和应用提供有益的借鉴和启示。
二、分布式发电系统概述分布式发电系统(Distributed Generation,DG)是指将小型、模块化的发电设备安装在用户侧或接近用户侧的电力系统中,以提供电力和热能供应。
这种发电方式不同于传统的大型集中式发电站,其规模较小,分布广泛,可以灵活应对电力需求的变化,提高电力系统的可靠性和稳定性。
分布式发电系统的主要特点包括:一是靠近用户,可以减少电力传输和分配过程中的能量损耗,提高能源利用效率;二是可以利用多种可再生能源,如太阳能、风能、生物质能等,实现能源的可持续利用和环境保护;三是具有灵活性和可调性,可以根据电力需求的变化进行快速响应,提供电力支撑和调峰调频服务;四是能够与用户侧的其他设备进行互动和集成,形成微电网,实现能源的优化配置和智能化管理。
微电网运行控制与保护技术
第一章引言随着电力需求的不断增长,集中式大电网存在一些弊端:成本高,运行难度大,难以满足越来越高的安全性和可靠性要求,尤其是近几年来世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后,大电网的脆弱性充分暴露出来,国际上的专家得出一个结论——发展分布式电源比通过改造电网来加强更加简洁、快捷。
分布式发电具有污染少,能源利用率高、安装地点灵活等优点,与集中式发电相比,节省了输配电资源和运行费用,减少了集中输电的线路损耗。
随着分布式发电渗透率的增加,其本身存在的问题也凸显出来,分布式电源单机接入成本高、控制困难。
一方面,分布式电源相对大电网来说是一个不可控源,在分布式电源并网标准中规定:当电力系统发生故障时,分布式电源必须马上退出运行,这就大大限制了分布式能源效能的充分发挥;另一方面,目前配电系统所具有的无源辐射状运行结构以及能量流动的单向、单路径特征,使得分布式发电必须以负荷形式并入和运行,即发电量必须小于安装地用户负荷,导致分布式发电能力在结构上受到很大限制。
随着新型技术的应用,尤其是电力电子接口和现代控制理论的发展,微电网的概念出现了。
微电网充分发挥了分布式发电的优势、消除分布式发电对电网的冲击和负面影响,是一种新的分布式能源组织方式和结构。
微电网将额定功率为几十千瓦的发电单元——微源(MS)、负荷、储能装置及控制装置等结合,形成一个可控单一的单元,同时向用户提供电能和热能。
总之,对于电力企业,微电网可视为一个简单的可调度负荷,可以在数秒内做出响应以满足传输系统的需要;对于用户,微电网可以作为一个可定制的电源,以满足用户多样化的需求。
由于世界各国发展微电网的侧重点不同,所以对微电网的定义也有所差别。
以(CERTS)为例,微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统,它可同时提供电能和热量;微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必需的控制;微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,并同时满足用户对电能质量和供电安全等要求。
微电网的应用及其紧急控制方法研究
微电网的应用及其紧急控制方法研究【摘要】微电网与传统大电网结合可以有效克服传统电网存在的不足,微电网可以充分发挥分布式电源的优势,提高电网的安全性、稳定性、经济性,同时微电网的紧急控制方法与传统电网不同,有必要进行深入研究。
本文介绍了微电网在电网发展中的应用以及优势,分析了微电网紧急控制与传统电网紧急控制存在的不同,阐述了微电网紧急控制方法。
【关键词】微电网紧急控制可控负荷1 微电网应用及优势随着国家电网事业的不断发展,具有输送容量大、线损小、能够实现远距离电能输送的大电网成为未来发展的趋势,但同时大电网也存在建设成本高、运行维护难度大的问题,并且电网面临的安全稳定问题日益突出,这些因素制约了大电网的发展。
与传统大电网相比,分布式电源具有简便、快捷、高效的特点,利用分布式电源供电是电网新的发展模式。
分布式电源供电与大电网结合可以减少大电网总电力传输量,提高电能质量及供电的安全性、可靠性和经济性,但是随着分布式发供电接入大电网中数量的不断增加,分布式发电自身高渗透率的缺点成为不可回避的问题,并且分布式发电与传统大电网电力控制方法的不同,需要相应的控制设备,控制难度较大,这些问题使得分布式电源供电未能大规模与大电网结合供电。
随着发供电新能源利用的发展以及电力电子控制技术在工业领域的广泛应用,微电网应运而生。
微电网是包含微型电源、电力控制装置、储能装置和负荷的小型电力系统,在电力系统中,既可以将微电网作为负荷和大电网联网运行,也可以将它作为电源对负荷进行供电,实现孤网运行。
微电网的出现有利于促进新能源在电网中的应用,提高大电网的可靠性。
微电网孤网运行或与大电网并网运行具有很多优势:通常微电网通过静态开关与大电网相连,并网运行时电压和频率稳定,避免了分布式电源大规模接入大电网时可能出现的问题,可以充分发挥分布式电源具有的优势,最大限度发挥分布式发电的潜能;微电网能充分利用当地新能源,缩短发电厂与电力负荷中心的距离,减少电网投资,降低电网维护成本,改善电网整体电压水平,与大电网结合发电可以有效提高供电可靠性和经济性[1];采用电力电子装置进行电力控制的微电网可以实现对无功功率的优化控制,达到减少电网谐波,提高电能质量的目的。
微电网的协调控制
负载代理
其流程图为:
交直流混合微电网的控制
• 混合微电网 的直流母线侧 包含光伏阵列 蓄电池等微电 源,交流母线 侧包含风力发 电机与柴油发 电机等微电源 AC/DC变流器 作为交直流母 线之间的连接 桥梁实现双母 线间的交互
交直流混合微电网的控制
• 交直流混 合微网的控 制,主要是 对AC/DC双 向变流器的 控制。
风电与直流微网接口变换器的控制
• 其下垂控制框图如下:
直流微网的协调控制
• • • • 下垂特性控制 电压水平信号法 直流母线信号法 多代理系统控制
多代பைடு நூலகம்系统控制
• 多代理系统是将大的复杂系统分解成较小 的可彼此通信及协调的子系统,每个子系 统都具有自主性,即具有自己的决策能力 和执行能力,这很好的适应了微网控制中 的各种要求。 • 在微电网中应用多代理控制,通常将代理 网络划分为三层:微源代理、微网代理和大 电网代理。这样可使多代理系统对微网的 控制更加分工明确并且灵活有效。
为多微网系统创建一个CAMC Agent,这个Agent 负责在中压网络层面上对多微网系统进行能量 协调以及与上层的DMS交互。 DMS:配电管理系统
属于分层控制的最上层,为配网层创建DMS Agent,该Agent主要负责对配网中的所有CAMC Agent进行协调。
微电网的控制微电网的控制多微电网的控制直流微网的协调控制多代理系统控制下垂特性控制下垂特性控制是对系统每个供电电源都进行下垂特性控制可以在电源电压最小限度偏离参考电压的情况下实现电源按比例分配给负载直流微网的协调控制多代理系统控制电压水平信号法电压水平信号法背离了电压下垂法以最小的电压偏差实现功率分配的根本目标相反他通过引入有意义的电压偏差来实现电源按优先顺序被调状态1状态2状态3状态4负载母线电压直流微网的协调控制多代理系统控制直流母线信号法状态1状态2状态3状态4负载母线电压直流母线信号法将下垂控制法和电压水平信号法相结合克服了两者的缺点直流母线信号法这是一个采用直流母线信号法控制直流微电网vi静态特性曲线直流母线信号法系统的工作状态如下表
探讨微电网并网运行时的电压稳定控制措施
探讨微电网并网运行时的电压稳定控制措施摘要:随着科技的不断进步,现如今我们的生活与以前相比,有了翻天覆地的变化,生活质量越来越高了,但是美好的生活是以各种不可生能源逐渐枯竭为代价的。
为了能够解决目前的能源危机,我们需要找到不可再生能源的替代品。
随着研究者的不断科学实践,太阳能和风能成为了最佳替代品,它们能代替煤炭等能源为人类生产生活服务,而且不会像煤炭一样污染环境,这样的替代能源引起了社会各界人士的关注。
在电网运行这一块,科研人员对微电网的研究发展非常重视,微电网并网运行能够有效控制电压,确保其保持稳定。
关键词:微电网;并网运行;控制电压微电网存在并网、独立、并网与独立相互转化三种运行模式,两种网络存在较大差异,给微电网电压调节增加了困难。
并网运行时,微电网内部潮流呈现双向流动的特点,微电网据负荷状况,在双向流动中承担压配或补偿角色,其内部电压也会发生相应的改变。
微电网并网、独立运行相互转化过程非常关键,在转化的一瞬间,微电网无法获得补偿功率,加之规模、容量较小,易产生电压不稳定。
微电网一般采用电子切口,后者具有调节电压的功能,微电网自身补偿装置可弥补切断外网所带来的缺失,维持电压恒定。
当微电网独立运行时,若负荷过载超出其自身调节能力,也可能产生电压不稳。
微电网自身调节能力受储能原件容量与性能等因素影响,其调节能力存在固有缺陷,当内部负荷过大时,可出现电压变化,甚至电压崩溃,若无功负荷变化也可能出现电压波动。
一、微电网电压稳定性分析公共连接点作为微电网与电网的连接桥梁,帮助二者进行电力交流。
在微电网并网运行时,对于国家电力网来说,微电网可以当做一个电力输出源头也可以当做一个负荷点。
微电网为前者时,它能够向国家电力网输出功率,如果出现没有功率或者是功率过多的情况,微电网就会比国家电力网的电压大。
若是将微电网当做后者来看待,就会反过来,大电网变为提供方,微电网变为接收方,如果此时出现微电网功率不足的情况,微电网的电压就会稍作调整,降低电压。
微电网运行与控制
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3.1 微电网运行状态
• 离网状态 • 运行于孤岛模式时,微网必须能维持自己的电压和频率。在传统电网中,频率能
通过大型发电厂内拥有大惯性的发电机来维持,电压通过调节无功功率来维持。 在微网中,由于采用大量电力电子设备作为接口,其系统惯性小或无惯性、过载 能力差、以及采用可再生能源发电的分布式电源输出电能的间歇性和负载功率的 多变性增加了微网频率和电压控制的难度。而且配电网线路阻抗呈阻性,使电压 不仅与无功功率有关也与有功功率有关,控制电压需要通过控制有功和无功功率 两个方面来完成。
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3.2、微电网控制方式
(一) 主从控制
以中心控制器作为主控制单元
欧盟多微网项目三层控制方法
最上层为中压配电网监控中心
中间层是单个微网的中心控制 器(MGCC ,micro grid central controller)
分布式电源和负荷的当地控制 器(LC)
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以分布式电源作为主控制器 以中心控制器作为主控制器
2.2 对等控制
分层协调控制 自治协调控制
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3.2、微电网控制方式
(二) 对等控制
定义:
每个分布式电源有相等的地位,没有一个单元像主控制单元或中心储能单元 那样对微网有着特别重要的作用。同时这种控制方法能让微网具有“即插即用”的 功能。
当微网从孤岛模式重连到大电网,如何与电网同步是其主要问题。目前,储能装置对缺少惯性的微网是 维持其暂态能量平衡的必要元件。
分布式能源微网电压质量的控制策略初探
低碳技术LOW CARBON WORLD 2017/11分布式能源徵网电压质量的控制茉略初採徐德锋(中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司,安徽合肥230601)【摘要】微网电压对于电力系统的稳定运行起着重要的影响,作为一个可控的因素,为网店呀的稳定性对于电网的正常运行能够产生之直接 的影响,本文一保障电网正常运行为切入点,对分布式能源微网电压质量的控制策略进行了重点分析。
【关键词】分布式能源;微网电压;控制【中图分类号】TM76 【文献标识码】A【文章编号】2095-2066( 2017 )32-0056-021分布式能源微网电压控制系统不论是微网电压还是常规电网的电压都需要在电网运行过程中将其控制在适当的范围中,重点来讲就是通过监控和 调度来发挥这种控制作用,尤其需要重视分散控制以及下垂 控制,这两种控制策略目前已经在分布式能源微网电压控制 领域得到了广泛地使用,具体的实施和应用还需要借助双向 流动的方法来完成,但是在实际运行环节,一方面会导致线路 降压,另一方面运行成本也会增加,所以想要更好地实现分布 式能源微网系统的电压稳定,就必须依靠变换器来实现,一方 面需要用到双向变流器,另一方面需要利用下垂特征来实现 双向变流器和发馈控制器的转换。
2分布式能源微网与双线变流器首先分布式能源微网在没有结合双向变流器之前的电网 结构主要包含了两个部分,分别是储能系统以及分布式电源,这两个部分在分布式能源微网中是同时开展供电作业的,所 以对这种微网系统进行分析,就可以将微网看作是一个有机 的整体,并且它适合配电网连接的,然而这种微网结构在实际 的运行过程中会改变传统的供电模式,进而起到节约成本和 保护电源的作用,如图1所示。
微网与常规的电网在并网运行的状态下,质量电以及交 流电的分布式电源都会收到对应的调度指令,通过调度指令器的接地端相连接。
2.4安装接地装置农村电网的变压器接地装置应当由水平接地和垂直接地两个部分组成,其中,水平接地装置一般采用一定长度的扁钢 一根,而垂直接地则采用一定长度的角钢三根,二者共同作为 接地体进行焊接。
电压稳定控制技术在微电网中的应用研究
电压稳定控制技术在微电网中的应用研究随着能源需求的不断增加和能源环境的不断恶化,清洁能源的开发和利用变得越来越迫切。
微电网作为一种灵活、可靠、高效、清洁的新型电力系统,正逐渐成为未来能源系统的重要组成部分。
微电网与传统的中央化电力系统相比,其优点在于其可以自主运行,实现本地的能源供应和管理,减少了能源输送的损耗和成本。
微电网作为一个全新的系统,如何实现其稳定性和可靠性,是目前研究的重要课题之一。
本文主要介绍了电压稳定控制技术在微电网中的应用研究。
一、微电网的特点与电压稳定控制的意义微电网是一个由多种分布式能源和负载组成的小型电网系统,具有多能源供应、自治运行、可靠性高等特点。
微电网内部的负载和能源之间的关系错综复杂,微电网所面临的电压稳定性的问题也就特别复杂。
电压稳定控制技术是维护微电网稳定性的关键技术。
当微电网中的各个节点电压出现异常波动时,电压稳定控制技术可以实现对电压的调节和控制,从而保证微电网稳定。
二、微电网电压稳定控制技术研究现状目前,微电网的电压稳定控制研究主要集中在以下几个方面:(1)线性电压稳定控制技术线性电压稳定控制技术是最传统和最基础的电压控制技术之一。
这种技术的思路是利用电容和电感的基础知识来对电压进行容易地控制。
线性电压稳定控制技术具有体积小、响应时间快、简单易行的特点。
但是在实际应用中,线性电压稳定控制技术的问题也比较明显,比如控制精度不高、控制频率较低、易受到外部的干扰等。
(2)非线性电压稳定控制技术非线性电压稳定控制技术是一种相较于线性电压稳定控制技术控制精度更高、响应更快的高级控制技术。
与线性电压稳定控制技术不同的是,非线性电压稳定控制技术可以对硬带宽进行控制、防止电压跳变、控制范围更广、性能更好。
(3)智能电压稳定控制技术智能电压稳定控制技术是基于人工智能技术的电压控制技术,其区别于线性电压稳定和非线性电压稳定,主要在于其可以通过学习因素、改进算法的方法来实现对微电网中电压稳定性的优化。
交直流混合微电网保护方案的研究
交直流混合微电网保护方案的研究摘要:近年来社会用电需求的不断增大,电力工程建设数量也逐渐增多。
随着分布式发电和储能的大量应用和直流负荷的快速增长,使得直流配电越来越受关注。
直流配电系统将会成为未来配电技术的一个重要组成部分。
本文就交直流混合微电网保护方案展开探讨。
关键词:交直流混合微电网;差动保护;电流变化率引言随着微电网技术的发展,交直流混合微电网因具有可高效整合各类分布式微源、灵活接入交直流负荷的优点而成为微电网发展的一个趋势。
混合微电网中的交流子网和直流子网作为一个自治运行系统,其首要目标是维持自身系统稳定运行,更重要的是可实现功率的相互备用,在一侧出现功率缺额时,另一侧根据自身运行情况提供功率支撑。
1交直流微电网的拓扑结构混合型微电网拓扑结构如图1所示,其构成由配电网、PCC快速开关、分布式电源、交流系统、直流系统、双向AC/DC变换器、升压/降压系统。
配电网中的交流电通过AC/DC整流器将交流电变换成直流电传输给直流母线,直流电通过升压/降压系统传递给直流端用电设备。
当配电网发生故障时,为了保证微电网重要负荷的持续供电进而提高其用电可靠性,迅速断开PCC,此时微电网将由并网运行转变为孤网运行。
微电网中由大量的电力电子器件构成的分布式电源,需要双向AC/DC变换器进行模式转换,由于电力电子器件中包含饱和模块,会阻碍最大短路电流的通过,将把故障电流限制在更小的范围内,因此传统的继电保护已经不能满足交直流混合微电网的保护特性,因其保护动作值很大,所以将会导致保护动作的拒动和误动,对微电网的可靠性造成不良影响。
图1 交直流混合微电网结构图2交直流混合微电网拓扑运行模式分析根据各变流器的工作状态,将混合微电网的运行模式分为子网独立运行模式、网间功率交换模式和越限收缩运行模式。
模式1:子网独立运行模式。
此模式是指ILC处于待机状态,不进行网间功率传输,交流微电网和直流微电网各自独立运行。
交流微电网的电压、频率由储能控制,储能变流器采用下垂控制方式,风机采用MPPT控制,交流微电网的功率平衡关系如式(1)所示。
直流微电网协调控制策略研究_支娜
收稿日期:2012-10-02基金项目:国家自然科学基金资助项目(50977078);电气设备电气绝缘国家重点实验室开放基金资助项目(EIPE12209);陕西省重点学科建设专项资金资助项目(00X901)。
作者简介:支娜(1976-),女,陕西西安人,博士生,研究方向为新能源发电及微电网控制。
E-mail :zhina@xaut.edu.cn 。
文章编号:1006-4710(2012)04-0421-06直流微电网协调控制策略研究支娜,张辉,邢小文(西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048)摘要:直流微电网以其可靠性高、便于控制、损耗低等优点成为未来家庭的主要供电结构。
本研究针对目前已有直流微电网控制策略的不足,研究了基于直流母线信号(DC Bus Signaling ,DBS )的控制策略,该控制策略可以最大程度地提高新能源的利用率,采用直流母线信号实现直流微电网的最优控制;通过研究直流微电网的下垂控制实现了同一个电压等级下多个微源的功率分配及电压控制;通过研究各微源变换器的输出特性,实现了储能单元及并网变换器的下垂控制与恒功率平滑切换的控制方法;最后在MATLAB /Simulink 中搭建了基于平均模型的直流微电网的仿真模型,对孤岛运行时的控制策略进行了验证,仿真结果表明所设计的控制算法能够实现直流微电网的协调控制。
关键词:直流微电网;协调控制;直流母线信号;特性曲线中图分类号:TM13文献标志码:ADC Microgrid Coordinated Control Strategy ResearchZHI Na ,ZHANG Hui ,XING Xiaowen(Faculty of Automation and Information Engineering ,Xi ’an University of Technology ,Xi ’an 710048,China )Abstract :DC microgrid will become the main power supply system for the future home depend on their high reliability and the characteristics of easy to control and low lose.This paper uses the DBS (DC Bus Signaling )to control the power of microsource according to the problem of presented control strategies.DBS control method can maximize the use of the renewable sources ,and achieve optimal control of the DC microgrid by use DC bus voltage.By studying the droop control of DC microgrid the power sharing of parallel converter and voltage stability can be realized.In this paper ,a simple smooth switch method be-tween DC droop control and constant power operation is proposed by studying converter output characteris-tics of the microsource.Converter average model is built ,and the isolated mode is simulated in MAT-LAB /Simulink.The research results show that this control strategy can realize the coordinated control of DC microgrid.Key words :DC microgrid ;coordinated control ;DBS ;characteristics curve 在环境污染和能源危机的双重压力下,直流微电网以其可靠性高、便于控制、损耗低等优点成为未来家庭和楼宇的主要供电结构[1-2],其研究主要集中在分布式发电与储能、负载之间的协调控制上,因此稳定性研究是直流微电网研究的重点。
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第36卷第9期电网技术V ol. 36 No. 9 2012年9月Power System Technology Sep. 2012 文章编号:1000-3673(2012)09-0036-07 中图分类号:TM 76 文献标志码:A 学科代码:470·4054微网中电压支撑控制方法研究徐建源1,李家珏1,张明理2,李斌1(1.电网安全运行与监测辽宁省重点实验室(沈阳工业大学),辽宁省沈阳市 110870;2.东北电网有限公司规划评审中心,辽宁省沈阳市 110168)Control Method of Voltage Support for MicrogridXU Jianyuan1, LI Jiajue1, ZHANG Mingli2, LI Bin1(1. Liaoning Province Key Lab of Power Grid Safe Operation and Monitoring (Shenyang University of Technology),Shenyang 110870, Liaoning Province, China; 2. Planning Review Center, Northeast China Grid Company,Shenyang 110168, Liaoning Province, China)ABSTRACT: To improve dynamic characteristics of voltage support for microgrid, based on the concept of multi-agent control a dynamic coordinated control method for voltage support among distributed generations (DG) was proposed. The network characteristics of microgrid was analyzed; the relational model of DG nodes to voltage support adjustment of other nodes was derived; utilizing agent control theory the vector function of voltage support decision-making for agent in executive level was established to perform optimal sequence criterion operation with voltage objective evaluation vectors, and then a coordinated control algorithm was constructed. According to the constructed algorithm, the time-sequences of output compensation of DG agents were judged to form optimal dynamic performance control mode of voltage support to implement fast and stable support for post-fault voltage along with coordinated power compensation among DGs. Typical Finland rural microgrid model was used for digital simulation, and simulation results showed that the proposed method possessed satisfied robustness and adaptability.KEY WORDS: microgrid; voltage support; multi-agent; decision-making model; optimal sequence; coordinated control摘要:为提高和改善微网中电压支撑动态特性,结合多智能体控制思想,提出各微源间电压支撑动态协调控制方法。
分析了微网网络特性,推导了分布式电源节点对其它节点电压支撑调节的关系模型,并采用agent控制理论,建立了执行级agent电压支撑决策行为的向量函数,与电压目标评价向量进行最优时序判据运算,进而构成协调控制算法。
依据该算法对各分布式电源agent的出力补偿进行时序判断,形成电压支撑动态性能的最优控制模式,使故障发生后电压随着微源间功率的协调补偿得到快速稳定的支撑。
应用典型的芬兰乡村微网模型进行数字仿真,结果证明了该方法具有良好的鲁棒性及适应性。
关键词:微网;电压支撑;多代理;决策模型;最优序列;协调控制0 引言微电网的分布式特性和灵活多变的控制策略使得传统集中的调度方法很难实现。
而通过将部分控制权分散到各个微电网局部控制装置,让其有一定的自主权和智能性,使得集中控制不必要采用很复杂的模型,从而避免大规模的运算,实现实时控制。
分散控制装置的自主性使其能够对局部电网状态的波动产生快速反应,减少集中控制的电网电能质量调节工作量[1-3]。
集中控制和分散控制的有效配合是微电网最佳控制手段之一。
多代理(multi-agent)系统自身具有良好的集中与分散的特性。
目前,多代理控制思想已经陆续被国内外作者引用到电力系统领域当中。
在微网中,风力发电机、太阳能放电等分布式电源的随机性非常容易导致微网网络电压质量过低,电压波动较大,特别在孤岛运行时网络电压不稳定性表现得更加明显[4-5]。
因此各分布式电源间合理的协调互补控制来提高电压质量显得十分重要。
多代理控制思想满足电力系统分布化的趋势,能够有效解决分布式协调控制问题,达到分布电源合理利用的目的。
近些年来的一些研究将多代理系统应用到分布式电源领域,取得了满意的成果。
文献[6]提出了将多代理系统应用在分布式电源并入馈线电压支撑的问题中。
文献[7]提出低压微网中电压与频率的控制策略,并提出低压微网区别于高压电网的阻抗特性。
本文首先分析微电网区别于传统输电网的传输特性,研究并推导出能够使微网中电压保持恒定的调节控制模型,以多代理控制思想为基础,提出第36卷 第9期 电 网 技 术 37决策行为的数学模型,以及电压目标评价模型,通过运算形成动态任务分配策略,实现了当电网电压出现很大波动时各个分布式电源(包括储能单元在内)的逆变器输出端电压控制调节以及各分布式电源(distributed generation ,DG)间的协调出力,进而维持了电压的恒定。
该微网电压控制方法适合于微网网络特性,通过对各分布式电源的协调控制,能够实时有效地提高微网中的电压稳定性。
1 DG 节点电压支撑模型1.1 微网网络特性除了分布式发电系统外,微电网和传统电网同样也具有输配电系统和负载。
微电网的输配电系统因分布式电源的不同而在电压等级上存在差别,但一般电压等级都比较低,因为分布式电源和负载相对电网范围来说距离较短,微电网的输配电系统电压等级比起传统电网来说处于低压或中压2个等级,因此微电网输电线路与传统高压输电线路相比有不同的阻抗特性。
表1显示微电网的低压输电线路和中压线路与高压输电线路参数特性不同[8-12]。
表1 线路典型参数Tab. 1 Typical parameters of transmission line线路类型R /(Ω/km)X /(Ω/km)R /X低压线路 0.642 0.083 7.7中压线路 0.161 0.19 0.85 高压线路 0.060.191 0.31微电网以低电压为主,系统呈现阻性,而且微电网中分布式电源大多采用电力电子装置接口,且与负载距离很近,没有长距离的传输线路,因此对电压控制而言,有功功率对电压的影响起主导作用,与中高压电网相比有很大的不同。
当分析低压微网时,需对传统电力系统的分析方法进行相应地修正。
1.2 电压支撑的数学模型在微网孤岛运行中,分布式电源常会采用恒频率控制,使逆变器输出的频率保持不变,当某区域负荷端出现电压波动,电网中每个DG 的输出端口电压与有功功率都会波动,然而对于离故障点最近的DG ,其端口动态电压波动与功率波动是最突出的。
图1为微网等效原理图,体现了DG 与负荷间的电气关系。
通过图1可以看出,每个DG 节点对输出端口的电压都具有电压支撑调节能力,同时也对其它DG 的输出端口电压具有支撑能力。
由于不同DG 间距离不同,彼此相互间的支撑作用也不同。
下面图1 微网等效原理图Fig. 1 Electrical principle diagram for the microgrid本文将针对负荷端的端口电压U L 与k 节点DG 的逆变器输出电压E k 以及端口功率P L 之间的关系建立数学模型。
根据图1所示,得出有功功率守恒公式如下:L L L L cos P U I ϕ==L 11L 22L cos cos cos k k U I U I U I ϕϕϕ++ (1)式中ϕ1、ϕ2、ϕk 、ϕL 分别为L U r与1I r 、2I u u r 、k I u u r 、L I uu r 的向量夹角。
推导电压方程,得到k 节点DG 的逆变器输出电压与负荷端口电压以及DG 到支撑目标节点端口的阻抗压降的式(2),其中ϕ代表对应向量的向量角,2f ω=π,其中f 为50 Hz 。
L L 2cos cos (cos cos sin sin ),k ek U k k ik Zk ik Zk E U Z I ψψψψωψψ=+⋅−k 为自然数 (2)文中定义k 节点的功率比重系数为k ρ,则11L22L L ///k kP P P P P P ρρρ=⎧⎪=⎨⎪=⎩ (3) 则121k ρρρ+++=K (4)对于第k 个DG 来说,L L L L L L Lcos cos cos cos k k k k kk P U I I P U I I ϕϕρϕϕ===, k 为自然数(5) 把式(5)代入式(2),负荷端电压关系式为L LLL e cos cos cos cos U k k k k kI U E Z ϕψψρϕ=−⋅ 2i Z i Z (cos cos sin sin )k k k k ψψωψψ− (6)定义L U 为参考量,则L U ψ等于0,k i ψ等于k ϕ。