田素娟

(包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

微電網(wǎng)的孤島運(yùn)行與計(jì)劃內(nèi)孤島運(yùn)行及PSCAD/EMTDC仿真

田素娟

(包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

摘要：從開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景廣闊的可再生能源(風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電)入手，給出了大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，微電網(wǎng)的孤島運(yùn)行與計(jì)劃內(nèi)孤島運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型，并采用國(guó)際通用大型電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC進(jìn)行了仿真校驗(yàn)，仿真結(jié)果表明：所提策略合理可行，對(duì)于微電網(wǎng)及配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；孤島運(yùn)行；仿真

收稿日期：2015-05-24 2015-06-25

作者簡(jiǎn)介：田素娟(1982—)，女，內(nèi)蒙古包頭人，講師，主要從事控制工程研究。 羅雨晗(1998—)，女，湖北應(yīng)城人，華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)學(xué)生。

中圖分類(lèi)號(hào)：TM771

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：編號(hào)：1674-9944(2015)08-0289-03

1微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的數(shù)學(xué)模型及仿真分析

當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了保障敏感負(fù)荷的供電，需要及時(shí)斷開(kāi)PCC，使微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行模式，這樣做的目的是：①保障了敏感類(lèi)負(fù)荷的電力需求；②不用改變?cè)械呐潆娋W(wǎng)保護(hù)方式。微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模型如圖1所示。在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)，由于缺乏大電網(wǎng)的電壓和頻率支撐，微電網(wǎng)采用PQ控制難以保障系統(tǒng)內(nèi)的電壓和頻率穩(wěn)定，因此需將微電源切換成VF控制方式來(lái)保持微電網(wǎng)內(nèi)的電壓和頻率的恒定，從而滿(mǎn)足系統(tǒng)內(nèi)的供電要求，給微電源的設(shè)定電壓值為0.38kV；設(shè)定頻率為50Hz。微電網(wǎng)中負(fù)荷為0.3MW、0.06MVar。

圖1　微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模型

微電網(wǎng)的孤島運(yùn)行能力是其一個(gè)重要特征，在處于孤島運(yùn)行時(shí)采用VF控制來(lái)保證電壓和頻率的穩(wěn)定，如果此時(shí)微電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)負(fù)荷額缺失等情況，勢(shì)必會(huì)造成電壓和頻率的波動(dòng)，此時(shí)微電網(wǎng)將會(huì)相應(yīng)地改變有功功率和無(wú)功功率的出力，來(lái)保持微電網(wǎng)內(nèi)的電壓和頻率在一個(gè)穩(wěn)定值范圍內(nèi)。其仿真如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

從圖2微電網(wǎng)頻率仿真圖、圖3微電網(wǎng)電壓仿真圖、圖4微電網(wǎng)內(nèi)有功功率仿真圖、圖5微電源網(wǎng)內(nèi)無(wú)功功率仿真圖，可以看出來(lái)，微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行時(shí)，采用VF控制可以穩(wěn)定電壓和頻率，滿(mǎn)足負(fù)荷的要求。

2微電網(wǎng)計(jì)劃內(nèi)孤島運(yùn)行時(shí)的數(shù)學(xué)模型及仿真分析

電力系統(tǒng)的負(fù)荷每時(shí)每刻都在不停地變化，為了實(shí)現(xiàn)電能的最優(yōu)利用需要使微電網(wǎng)處于計(jì)劃性運(yùn)行狀態(tài)來(lái)達(dá)到“削峰填谷”的效果。微電網(wǎng)計(jì)劃性孤島運(yùn)行模型如圖6所示。

圖2　微電網(wǎng)頻率仿真

圖3　微電網(wǎng)內(nèi)電壓仿真

圖4　微電網(wǎng)內(nèi)有功功率仿真

圖5　微電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功功率仿真

圖6　微電網(wǎng)計(jì)劃性孤島運(yùn)行模型

微電網(wǎng)內(nèi)的系統(tǒng)功率分配如表1所示，這樣的分配是出于構(gòu)建微電網(wǎng)的目的，微電網(wǎng)作大電網(wǎng)的補(bǔ)充，推廣微電網(wǎng)的主要目的是為了保障敏感負(fù)荷的供電和最大限度地利用新能源，因此構(gòu)建微電源帶85%的微電網(wǎng)負(fù)荷的系統(tǒng)，設(shè)置仿真時(shí)長(zhǎng)3s，在0~1.5s，為了最大限度地使用新能源，微電源并網(wǎng)運(yùn)行并且采用PQ控制；在系統(tǒng)運(yùn)行到1.5s時(shí)，由于檢修等原因需要斷開(kāi)PCC讓微電網(wǎng)處于計(jì)劃內(nèi)孤島運(yùn)行模式，計(jì)劃內(nèi)的孤島運(yùn)行對(duì)于系統(tǒng)來(lái)講具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義，因?yàn)檫@樣的措施不僅使得檢修人員能方便地檢修電力設(shè)施，還可以使調(diào)度人員合理地利用電能，并能夠保障敏感負(fù)荷的供電。其仿真圖如圖7、圖8所示。

表1　系統(tǒng)功率分配

圖7　微電網(wǎng)出口電壓

圖8　微電網(wǎng)內(nèi)頻率

從仿真圖可以看出在整個(gè)過(guò)程中微電網(wǎng)內(nèi)的電壓和頻率處于穩(wěn)定狀態(tài)，達(dá)到電力系統(tǒng)的要求。

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