含逆变电源微电网的稳态故障分析研究

作为传统大电网运行方式的有效补充，微电网以其能够有效整合多种分布式发电技术和储能技术、灵活的运行方式以及可靠的用户供电质量等优点，成为电力系统新的发展方向。然而，拥有大量以电力电子器件为并网接口的分布式电源及储能装置的微电网给电力系统的故障分析带来新的问题，进一步影响电力系统继电保护的整定与配置。 本文首先介绍了逆变型分布式电源典型控制策略的基本原理和传统单端电源辐射型网络的电力系统故障分析方法，接着分析了电流限幅措施对逆变电源输出特性的影响并分别建立了PQ控制型逆变电源和V/f控制型逆变电源的输出特性方程。然后借鉴已有的电力系统故障分析思想，结合不同故障类型的边界条件和逆变电源的输出特性方程，提出了基于逆变电源控制策略约束的微电网稳态故障分析方法，该故障分析方法能够进行微电网故障后稳态电压、电流等电气量的定量计算，为含逆变电源微电网的稳态故障分析提供了必要的理论参考。 为了验证基于逆变电源控制策略约束的微电网稳态故障分析方法的有效性，本文利用电力系统DIgSILENT仿真软件和MATLAB软件从模型仿真和理论计算两方面进行了对比验证。首先，利用电力系统DIgSILENT仿真软件建立了含逆变型分布式电源的简单微电网并网模型，并对PQ控制型逆变电源与V/f控制型逆变电源分别进行了并网条件下的包括三相故障、两相故障、接地故障等多种故障实验。与此同时，参照DIgSILENT微电网模型参数，在MATLAB软件环境里进行了相应的短路实验理论计算。DIgSILENT仿真结果及其与MATLAB理论计算结果的对比验证从软件仿真角度表明了微电网稳态故障分析方法的正确性。