含多形态接口电力电子分布式电源的配电网故障分析

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分布式发电技术的发展对能源形式多样性及能源安全提升具有重大意义,多形态接口的电力电子电源的发展带来了配电网故障特性的改变,对传统故障分析带来了挑战。基于此角度,本文分析了以光伏、双馈风机、虚拟同步机为接口形式的电力电子电源的稳态及故障特性,并给出了故障电流的表达计算式,从而根据故障电流特性提出了故障分析模型及对策。主要研究内容如下:对多形态接口的电力电子分布式电源进行建模,从物理本体和控制策略的角度上完成了多形态接口的电力电子分布式电源的稳态仿真,其中双馈型及光伏分布式电源采取了MPPT&PQ控制的输出方式,虚拟同步机通过引入惯性完成了对同步电机的输出模拟。分析了电力电子接口型分布式电源的低电压穿越策略。完成了双馈风机型分布式电源的基于Crowbar撬棒控制的故障穿越策略并进行了仿真,完成了光伏分布式电源及虚拟同步机的基于变流器限流及负序电流抑制的低电压穿越。并根据半耦合型及非耦合型电源结构特点给出了故障电源的电流计算表达式,分析了故障电流的相位及谐波特性。对于配电网中接入非耦合型电源时的故障电流进行了特性分析,给出了一种考虑到电流幅值与角度特性的配电网故障电流分析模型。该模型能准确分辨出区内故障、区外故障,并据此提出了一种基于差动电流的故障判断方法。通过仿真验证,该故障分析模型具有可调节灵敏度的能力。对于配电网中接入半耦合型电源时的故障电流进行了特性分析,给出了一种考虑到电流幅值与谐波特性的配电网故障电流故障分析模型。该模型能准确分辨出区内故障、区外故障,并据此提出了一种基于差动电流的故障判断方法。通过仿真验证,该故障分析模型具有抗过渡电阻干扰的能力。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台对多形态接口电力电子电源的稳态、故障模型及提出的故障判据进行了仿真验证,验证了所提分析及方案的有效性。
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