微電網的孤島運行與計劃內孤島運行及PSCAD/EMTDC仿真

田素娟

(包頭職業技術學院 電氣工程系，內蒙古 包頭 014030)

微電網的孤島運行與計劃內孤島運行及PSCAD/EMTDC仿真

田素娟

(包頭職業技術學院 電氣工程系，內蒙古 包頭 014030)

摘要：從開發應用前景廣闊的可再生能源(風力發電和光伏發電)入手，給出了大電網出現故障時，微電網的孤島運行與計劃內孤島運行的數學模型，并采用國際通用大型電磁暫態仿真軟件PSCAD/EMTDC進行了仿真校驗，仿真結果表明：所提策略合理可行，對于微電網及配電網的實際運行具有重要指導意義。

關鍵詞：微電網；孤島運行；仿真

收稿日期：2015-05-24 2015-06-25

作者簡介：田素娟(1982—)，女，內蒙古包頭人，講師，主要從事控制工程研究。 羅雨晗(1998—)，女，湖北應城人，華中師范大學第一附屬中學學生。

中圖分類號：TM771

文獻標識碼：A

文章編號：編號：1674-9944(2015)08-0289-03

1微電網孤島運行時的數學模型及仿真分析

當大電網出現故障時，為了保障敏感負荷的供電，需要及時斷開PCC，使微電網處于孤島運行模式，這樣做的目的是：①保障了敏感類負荷的電力需求；②不用改變原有的配電網保護方式。微電網孤島運行模型如圖1所示。在微電網孤島運行時，由于缺乏大電網的電壓和頻率支撐，微電網采用PQ控制難以保障系統內的電壓和頻率穩定，因此需將微電源切換成VF控制方式來保持微電網內的電壓和頻率的恒定，從而滿足系統內的供電要求，給微電源的設定電壓值為0.38kV；設定頻率為50Hz。微電網中負荷為0.3MW、0.06MVar。

圖1　微電網孤島運行模型

微電網的孤島運行能力是其一個重要特征，在處于孤島運行時采用VF控制來保證電壓和頻率的穩定，如果此時微電網內出現負荷額缺失等情況，勢必會造成電壓和頻率的波動，此時微電網將會相應地改變有功功率和無功功率的出力，來保持微電網內的電壓和頻率在一個穩定值范圍內。其仿真如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

從圖2微電網頻率仿真圖、圖3微電網電壓仿真圖、圖4微電網內有功功率仿真圖、圖5微電源網內無功功率仿真圖，可以看出來，微電網處于孤島運行時，采用VF控制可以穩定電壓和頻率，滿足負荷的要求。

2微電網計劃內孤島運行時的數學模型及仿真分析

電力系統的負荷每時每刻都在不停地變化，為了實現電能的最優利用需要使微電網處于計劃性運行狀態來達到“削峰填谷”的效果。微電網計劃性孤島運行模型如圖6所示。

圖2　微電網頻率仿真

圖3　微電網內電壓仿真

圖4　微電網內有功功率仿真

圖5　微電網內無功功率仿真

圖6　微電網計劃性孤島運行模型

微電網內的系統功率分配如表1所示，這樣的分配是出于構建微電網的目的，微電網作大電網的補充，推廣微電網的主要目的是為了保障敏感負荷的供電和最大限度地利用新能源，因此構建微電源帶85%的微電網負荷的系統，設置仿真時長3s，在0~1.5s，為了最大限度地使用新能源，微電源并網運行并且采用PQ控制；在系統運行到1.5s時，由于檢修等原因需要斷開PCC讓微電網處于計劃內孤島運行模式，計劃內的孤島運行對于系統來講具有非常大的現實意義，因為這樣的措施不僅使得檢修人員能方便地檢修電力設施，還可以使調度人員合理地利用電能，并能夠保障敏感負荷的供電。其仿真圖如圖7、圖8所示。

表1　系統功率分配

圖7　微電網出口電壓

圖8　微電網內頻率

從仿真圖可以看出在整個過程中微電網內的電壓和頻率處于穩定狀態，達到電力系統的要求。

參考文獻：

[1]金鑫琨.微網并網與孤網運行的保護研究[D].北京：華北電力大學，2012.

[2]汪瑩.含分布式電源的配電網繼電保護研究[D].北京：華北電力大學，2012.

[3]胡學浩.分布式發電技術與微型電網[D].北京：中國電力科學研究院，2008.

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