文摘

低压配电网络的模型使用一个典型的三级结构固体变压器(SST)集成的分布式代(DGs)和传统的低压配电网络集成了DGs研究暂态电压稳定问题,建立了利用电力系统仿真软件PSCAD。暂态电压稳定的影响海温系统总线和直流总线的负载分析当grid-side电缆线路故障(如短路和线断开)发生或DGs的总产量大大下降。结果表明,与传统的系统相比,对海温有明显优势总线上提高负载的瞬态电压稳定而面临不同的干扰,即使SST被动调节电压。短路故障grid-side线在不同的位置有不同的对暂态电压稳定的影响,而影响分离的故障与故障位置。此外,直流总线电压很容易继续攀升不断的短路故障发生时,接近对海温输入阶段或断开故障发生在任何位置。如果电池储能站安装,直流总线的暂态电压稳定和负载总线将改善有效,因为电池存储的调节功能。

1。介绍

与技术相关的新能源发电正在逐日成熟和能源网络的建设不断推进(1- - - - - -3),渗透的分布式代(DGs)分销网络逐渐增加(4,5]。在电网和其他能源网络相互连接,形成一个网络,建设绿色智能电网与能源的核心路由器接受大规模可再生能源广泛是构建能源网络的一种方法6]。智能调度和控制中心的能量网络路由器的能量(7),其核心是一个高频耦合装置称为固态变压器(SST)基于先进的电力电子技术(8]。

DG的输出是随机和分销网络的配置集成了DGs是复杂的,它可以影响稳定的分销网络(9,10]。文献[11)指出,电压稳定问题确实存在在分销网络与光伏电池功率集成,可以有效地解决和电压不稳定的现象,光伏逆变器无功功率支持(2,11]。一个典型的分布式光伏电站仿真模型是直接集成到一个低压配电网络成立于(12),并分析了影响负载的瞬态电压稳定总线故障时如发生短路和线断开或分布式光伏电站的输出大大下降。在[13),大规模的光伏发电的影响分布的稳态电压稳定系统进行了研究,结论,光伏模块必须在无功功率支持模式来提高系统电压稳定性。在[14),直流微型智能电网"包含光伏电池、风力发电机,提出了燃料电池和连接到低压配电网络变量负荷的要求,以及仿真结果表明,直流母线的电压稳定可以保持在不同的操作模式。在[15),这种方法可以提高真正的分销网络的暂态电压稳定提出了风力发电,通过最优评级和静态同步补偿器(STATCOM)的位置。

当使用SST对DGs的集成和分销网络,在电网的一部分,采用DGs的能力也将大大增加,电压振荡和不稳定的情况将被避免。本文的仿真模型0.38 kV低压配电网络使用一个典型的海温为一体的DGs成立利用电力系统仿真软件PSCAD / EMTDC,和对系统的暂态电压稳定的影响而面临各种干扰进行了研究。暂态电压稳定的优点使用SST DGs的集成进行了分析和之间的差异是否有电池储能站进行了讨论。

2。风场的建模和控制策略

如图1海温选择进行讨论,一个典型的三级结构,由AC / DC单位,DC / DC单元和DC / AC单位。三个单位的输入阶段,隔离阶段,分别和输出阶段。实现双向功率流,full-controlled设备,IGBT,用于建筑对海温(16]。

本文选择了电压源PMW整流器作为输入风场阶段,可以纠正0.38 kV交流低压配电网络的0.78 kV直流。

dual-loop解耦控制策略是选择输入阶段(17]。基于电压定向控制策略- - - - - -旋转坐标系统选择电压回路,并采用直接电流控制的电流环路。grid-side功率因数可以纠正根据控制目标。海温输入级的控制方程 在哪里和grid-side当前命令值吗- - - - - -坐标系统,和实际值;和grid-side电压命令值吗- - - - - -坐标系统,和实际值; , 参考电压与实际电压的直流总线,分别; , , ,和PI控制器的参数;l海温输入滤波电感的阶段。

孤立的阶段,0.78 kV直流转换为高频交流方波和耦合高频隔离变压器的二次侧用于隔离原边和消退。然后,高频交流将纠正0.78 kV直流。

在输出级,0.78 kV直流倒0.38 kV交流电源。的dual-loop十倍与电压和电流控制策略采用前馈控制(18]。海温输出级的控制方程 在哪里和负载电流命令值吗- - - - - -坐标系统,和实际值;和负荷母线电压命令值吗- - - - - -坐标系统,和参考价值,和实际值; , , ,和PI控制器的参数; , 输出滤波电感和电容的海温阶段,分别。

3所示。低压配电网络结合DGs的典范

传统的低压配电网络的系统模型集成了DGs(包括分布式光伏和风能)使用电力系统仿真软件PSCAD建立,如图2。和母线的电压是1和公交2,分别。电缆的阻抗 和值是 Ω。低压配电网络的能力而著称 网络的功率流,公交2而著称 。光伏电站的输出和风能农场 和 分别;三相感应电动机的吸收能力和静态加载 和 ,分别。

一些附属设施等无功补偿设备和逆变器的太阳能或风力发电系统可以被排除在外,因为风场的结构和灵活的控制特点,和DGs可以直接连接到直流总线。低压配电网络的模型使用一个风场为一体的DGs图所示3。

在数据2和3额定容量的光伏电站,风电厂都是260千瓦。静态负载的负载是由两部分组成(包括恒定电阻加载和恒阻抗负荷)和一个三相感应电动机。的额定功率恒定阻力90千瓦;的额定功率恒定阻抗 是60 kVA;三相感应电动机的额定容量是49.5 kVA。

在仿真分析中,环境温度为298.15 K,光强度是1000 W / m²,风速是11米/秒,这些值会有所不同在某种愤怒。当系统正常运作,积极吸收和感应电动机的无功功率约46个千瓦和23千乏,分别;积极吸收和恒阻抗负荷的无功功率大约48千瓦35千乏,分别。grid-side统一功率因数的控制策略实现对海温输入阶段。

4所示。对Grid-Side线路故障暂态电压稳定的影响

的研究结果表明,短路故障grid-side电缆线路在不同的位置有不同的效应对系统暂态电压稳定的控制功能对海温的输入阶段,而线断开故障与故障无关的位置。

故障位置的示意图如图4。grid-side电缆分为线1和线2相等地,由信号采集设备监视分销网络。1号线仅包含一小部分的行连接信号采集装置和在实践中对海温的输入阶段,及其故障可能是低得多。第2行包含整个外部配电网线路非常复杂,他们的错的可能性非常高。

节省空间和考虑美学问题,大多数城市低压配电网络使用电缆线路。绝缘老化或损坏电缆故障的主要原因。

4.1。短路故障发生在1号线

1号线可能有短路故障虽然少行。一旦故障发生,每个阶段对海温的被动调节电压。因此,我们重点对系统暂态电压稳定性的影响当不同的短路故障发生在1号线。

以典型的单相接地短路故障为例。现在设置仿真时间2 s。又一次 年代,系统进入稳定运行。当 年代,单相接地短路故障发生在1号线的中点,和故障持续时间是0.1秒。继电保护行为和消除了断层线 年代。我们专注于系统暂态电压稳定切割线时不再reinput因为0.38 kV低压电缆线路一般没有重合闸装置。

线被切断后,电网失去权力和隔离岛的DGs进入状态操作。我们做这个研究的条件,输出的DGs丰富,可以满足当地的需要负载。当发生单相接地短路故障时,负荷母线电压的响应曲线和吸收力量的感应电动机传统DGs的发电系统(如图2),负荷的响应曲线巴士(巴士2)电压,吸收力量的感应电动机,直流总线电压如图5。

一般来说,如果一个0.38 kV交流母线电压在低压配电网低于0.9聚氨酯或高于1.1聚氨酯大扰动后超过指定的时间限制(例如,1 s或以上),它可以被认为是低电压交流总线是瞬态电压不稳定(12]。本文暂态电压稳定的低压直流总线遵循相同的规则,。

从数据可以看出5(一个)和5 (b)后,传统的系统发生单相接地短路故障和继电保护行为,负载总线电压迅速下降到0.8 pu或更少,和负载总线被认为是不稳定,造成活性和吸收的无功功率感应电动机振荡,最后低于额定的值(额定有功功率1聚氨酯和额定无功功率是0.5聚氨酯)。传统系统的局限性是DGs的逆变器控制功能简单,和负载的瞬态电压稳定总线面临干扰时无法保证。

摘要DGs的逆变器采用出口电压控制策略;仿真结果表明,负载的瞬态电压稳定公共汽车不能由逆变器没有维护电网的支持。

如果逆变器采用恒功率控制策略,输出的DGs扰动后将在正常环境下保持不变。继电保护动作后,负载总线根据功率平衡方程: 从公式可以看出(3),在丰富的DGs输出的情况下,负载的需求可以得到满足,所以负载总线电压恢复很快。因此,感应电动机的吸收有功功率振荡后开始下降。从公式(3),我们可以发现将被取消一次开始减少,最终导致负荷母线电压不断攀升。这个时候,负载总线仍被认为是瞬态电压不稳定。有必要放弃光伏和风力发电,以保护电机。

控制策略的有效性的海温瞬变电压稳定可以看到数据5(一个)和5 (b)海温的更好的能力,它反映了维护瞬变电压稳定而面临障碍。尽管故障接近对海温的输入阶段,不能采取主动控制对海温稳定grid-side冲击电流和当前必须监管被动和总线负载电压可以恢复到原来的额定值和维护稳定在经历快速的凹陷。因此,感应电动机的吸收能力也可以恢复到原来的额定的值。

如图5 (c),虽然对海温可以保持负载的电压稳定公共汽车由被动管理,如果没有电池储能站安装在直流总线,直流母线电压会继续攀升,因为DGs的输出不能传输到电网。在这个时候,我们可以考虑直流总线失去瞬变电压稳定。是有害的安全与稳定系统和光伏和风能将不得不被放弃。

电池储能站中扮演一个重要的角色在稳定负荷母线电压和直流总线电压。如图5DGs的发电系统根据SST,电池储能站可以稳定负载总线电压和直流总线电压大大射击电路故障发生后,这只是一个轻微的振荡。继电保护动作后,直流总线电压调节到原始额定值由于储能站的功能,避免了电压上升的现象。

仿真结果表明还有其他相似的结论,当短路故障发生在1号线;例如,三相短路发生的响应曲线中点线1如图6。

4.2。短路故障发生在第2行

如果短路故障发生在2号线,可以捡起和冲击电流的信息可以通过对海温的主动控制稳定输入阶段,它只是没有影响负荷母线电压和直流母线电压,即使最严重的三相短路故障发生时,如图7。

4.3。Gird-Side线断开故障发生在任何位置

当线断开故障发生在任何位置gird-side线(包括线1和线2),我们可以得出类似的结论,条件是短路故障发生在1号线。的分离发生在1号线的中点,例如,响应曲线如图8。

5。伟大的DGs的总产量下降影响瞬态电压稳定

DG的输出受天气影响很大。光强度和风速的突然变化会导致光伏电站的输出的突然变化和风力农场,分别,这将影响系统的暂态电压稳定性。

考虑最不利天气条件下,当光强度大大下降,风力涡轮机滴,因为风速太大,突然大DGs的总产量下降会导致负载总线电压不稳定。传统的系统图所示2总负载功率,假设 和DGs的总产出 ,负载总线电压降当DGs的总产量下降到0突然;会有(12] 因为光伏和风力发电最大功率控制,几乎是0。假设电压比率下降 ;也就是说, 。把 和 到公式(4),我们可以得到以下: 在公式(5),如果是额定的值(1 pu),然后呢需要0.9元。我们可以得到总输出有功功率的上限近似值的DGs刚好维持系统暂态电压稳定当总产量下降为0。当DGs的总产出等于或大于上层近似值有限系统的实际操作和突然下降到0,负载总线将失去其暂态电压稳定。

使用传统系统中的参数计算根据公式(5),它将计算出上限近似值DGs的总产量是150千瓦需要0.9(因为非常接近1 pu)。现在,总产量DGs的传统系统和对海温系统设置为150千瓦,分别。仿真时间将2 s,光伏和风力发电突然降至0 年代。响应曲线如图9。

它可以从数据9(一个)和9 (b)传统系统的负荷母线电压不稳定后下降DGs的总产出时,电压下降到约0.88聚氨酯几乎匹配与理论值(0.9 pu),而在SST系统负载总线和直流总线恢复快速暂态电压稳定。对海温时系统电池储能站,负载总线和直流母线的电压是几乎不受干扰。从图可以看出9 (c),对海温系统没有电池储能站,之前的下降DGs的总产出,从电网无功功率传播是0,因为对海温的控制输入阶段,在有功功率−0.2 MW,因为DGs的大量输出。DGs的总产量下降为0后,低压配电网提供一定的权力来帮助维持母线电压。

6。结论

DGs技术的发展实现了有效整合和高效利用可再生能源分布在世界各地。有实际意义的瞬态电压稳定研究DGs的发电系统,它是有意义的实现从传统的化石燃料电网未来的绿色智能电网。在本文中,我们使用PSCAD软件研究暂态电压稳定的低压分布式网络集成了DGs海温的情况下基于有线电视线路故障和突然下降DGs的总产出和得出的结论如下:(1)使用SST对DGs的集成和分销网络优势对系统暂态电压稳定而面临不同的缺点。grid-side线短路故障的影响暂态电压稳定与断层位置,和线断开故障并非如此。即使SST不得不被动的调节电压在故障发生时在线接近SST的输入阶段,海面温度的调节功能还可以保持负载的电压暂态稳定公共汽车。这避免了传统DGs gird-connected系统负载总线失去其暂态电压稳定有效而面临这样的缺点,提高利用DGs和供电的可靠性。(2)虽然对海温控制使负载总线有更好的暂态电压稳定,直流总线电压短路时容易继续攀升不断发生在接近SST的线路侧输入阶段或线断开发生在任何位置。这时,直流总线可以被认为是瞬态电压不稳定,这是一个新的暂态电压稳定现象DGs gird-connected系统使用。它是有害的操作系统的安全与稳定。直流总线电压可以稳定DGs配备一定数量的电池或电池储能站安装在直流总线出现故障时,可有效避免直流总线的瞬态电压不稳定,保证系统安全。(3)当DGs的总产量下降大大不利天气条件下,对海温可以确保瞬态电压稳定从而避免最大的负载电压降总线在传统系统。如果电池储能站安装,负荷母线电压和直流总线电压将几乎不受影响,而面对伟大的DGs的总产量下降。具有重要意义的低压配电网络的稳定运行电池存储安装。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是支持的开放研究基金江苏协同创新中心的智能配电网(XTCX201613)的江苏省大学生创新与创业训练项目(201711276009 z),和南京理工大学学生科技创新项目(TZ20170009)。