交直流混合微电网的经济运行控制技术研究

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社会经济不断发展,当今社会的供电方式也在渐渐改变。电网的供电需求正在朝着区域化、经济化和环保化的方向发展。交直流混合微电网兼具直流微电网和交流微电网的优势,在供电需求上更能满足人们对于经济环保的要求,已经成为电网不可或缺的重要组成部分。然而,当今微电网的运行控制中大多仅考虑到分布式电源功率和电压的一次调节,未曾考虑到分布式电源由于运行成本不同而引起的经济性问题,同时电网中由于高阻抗接地故障造成的故障电流峰值较小,还难以与常规的电网运行状态区分开,长此以往,电网的运行控制会产生安全隐患。本文针对微电网运行控制和保护策略展开研究,着力于解决微电网运行控制中出现的经济性和安全性问题,为电网的安全稳定运行提供一种可靠的解决方案。首先,在混合微电网控制层面,本文提出了用于改进传统下垂控制的基于成本微增量的参考功率最优迭代算法。该算法将混合微电网的运行控制分为子网内和子网间两个层面,在双层结构下,既可以使微电网的运行控制按照容量实现分布式电源间的有功功率分配,又可以在考虑各分布式电源成本系数的情况下,使电网按照成本分配有功功率,实现经济运行控制。同时,在改进下垂控制算法的同时加入二次控制,保证电网频率和母线电压的稳定,实现电网的稳定运行。其次,为保障混合微电网应对突发状况的稳定性,本文提出了基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的混合微电网保护方案。该方案将混合微电网的保护主要分为直流子网的保护和交流子网的保护两种。其中,交流子网的故障保护采用基于VMD的差动电流保护方法,用于改善交流子网在出现短路故障时的性能;该方法可以准确的区分并检测到高阻抗故障,并保证继电器的正确动作。针对直流子网中存在高阻抗接地故障检测较为困难的问题,本文提出基于VMD-SSA的故障检测方法。该方法采用变分模态分解方法采集故障电流的变化率,利用麻雀搜索算法优化分解过程的二次惩罚因子和分解变量个数,计算最大峭度的分量下的峰度能量作为阈值,即故障检测的指标。相对于采用粒子群算法和遗传算法优化的变分模态分解方法,麻雀搜索算法提高了故障检测的灵敏度,减少了容差,实现微电网的可靠保护。最后,在simulink仿真平台上搭建了混合微网的仿真模型,验证了微电网在子网间控制、子网内控制层面中所提出的控制算法的控制效果和交流子网和直流子网的保护效果。最终验证所提保护算法可以在交直流混合微电网实现经济稳定运行,提高电网对高阻抗故障检测的准确性。
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