張 蕊 顧和榮

（河北省電力電子與電力傳動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（燕山大學(xué)），河北 秦皇島 066000）

微電網(wǎng)不對(duì)稱故障模式下IBDG運(yùn)行特性及無畸變限流保護(hù)研究

張 蕊 顧和榮

（河北省電力電子與電力傳動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（燕山大學(xué)），河北 秦皇島 066000）

微電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行離不開精確地控制和保護(hù)。由于微電網(wǎng)中微電源自身的特點(diǎn)，使孤島微電網(wǎng)中的電氣量的變化在故障情況下與傳統(tǒng)大電網(wǎng)有很大的差別。因此，研究不同故障情況下 IBDG的運(yùn)行特性以及它們對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)故障特性的影響至關(guān)重要。本文研究了孤島微電網(wǎng)不對(duì)稱故障模式下 IBDG的運(yùn)行特性，對(duì)電氣量的變化做出了定性分析。在不對(duì)稱故障情況下針對(duì)傳統(tǒng)的限流造成的電壓電流畸變，采用無畸變限流方法，減少系統(tǒng)中的諧波分量。利用Matlab/Simulink仿真軟件搭建了由三臺(tái)逆變器組成的微電網(wǎng)的仿真模型，設(shè)置故障參數(shù)并進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證對(duì)微電網(wǎng)故障情況下IBDG的運(yùn)行特性及無畸變限流理論分析的正確性。

孤島微電網(wǎng)；故障模式；IBDG特性；無畸變限流

隨著微電網(wǎng)給越來越多的用戶供電，為了滿足用戶的供電需求，微電網(wǎng)的供電可靠性、故障檢測、故障保護(hù)以及故障后的快速恢復(fù)供電的研究變得迫在眉睫。微電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行離不開靈活可靠的控制系統(tǒng)與保護(hù)。目前對(duì)于微電網(wǎng)控制的研究已經(jīng)取得了許多成果。相比而言，對(duì)微電網(wǎng)故障分析及保護(hù)的研究還有很多的空白和不足。分布式電源在微電網(wǎng)故障時(shí)輸出特性的差異，影響著微電網(wǎng)自身的穩(wěn)定性與安全性。并網(wǎng)運(yùn)行或者孤島運(yùn)行也會(huì)對(duì)微電網(wǎng)故障特性產(chǎn)生很大影響。為了對(duì)孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)的故障特性有更清晰和全面的認(rèn)識(shí)，需要了解微電網(wǎng)故障情況下IBDG的運(yùn)行特性。故而本文針對(duì)孤島微電網(wǎng)在不同的故障模式情況下，IBDG的運(yùn)行特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，為孤島微電網(wǎng)故障情況下的保護(hù)提供理論依據(jù)。

目前對(duì)微電網(wǎng)故障特性及保護(hù)的研究多集中在并網(wǎng)模式。在并網(wǎng)模式下，IBDG多采用PQ控制，現(xiàn)在已有許多學(xué)者對(duì)此類IBDG的運(yùn)行特性及微電網(wǎng)的故障特性進(jìn)行了分析。其中，文獻(xiàn)[1]將 IBDG等值為恒定電壓源與恒定阻抗串聯(lián)模型。文獻(xiàn)[2]將IBDG等值為變化的電壓源和恒定阻抗串聯(lián)模型。文獻(xiàn)[3]主要分析并網(wǎng)時(shí)的IBDG的故障響應(yīng)。指出微電網(wǎng)故障情況下IBDG的運(yùn)行特性與其控制策略有關(guān)。不能將IBDG等值模型等效為常規(guī)電源，忽略了其控制策略，這樣會(huì)造成微電網(wǎng)故障分析的局限性。文獻(xiàn)[4-5]分析了并網(wǎng)模式的DG的控制策略。針對(duì)DG的故障穿越行為建立了DG壓控電流源的等值模型，可以較真實(shí)地體現(xiàn)出DG在故障情況下的運(yùn)行特性。精確給出了含DG的配電網(wǎng)的對(duì)稱故障和相間短路故障的分析方法。但是文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[5]的分析僅適用于含單個(gè) IBDG的配電網(wǎng)故障分析。文獻(xiàn)[6]在文獻(xiàn)[4-5]的基礎(chǔ)上，分析了含多個(gè)DG的配電網(wǎng)的故障分析方法?？紤]各個(gè)IBDG之間的耦合以及PCC處的故障電壓與IBDG故障電流之間的關(guān)系，列出節(jié)點(diǎn)電壓方程，并用迭代方法求解。文獻(xiàn)[7]研究了微電網(wǎng)的故障穿越策略，并在此基礎(chǔ)上分析了IBDG的故障電流特性及微電網(wǎng)故障特性分析。

目前對(duì)于微電網(wǎng)運(yùn)行于孤島模式的故障分析較少。文獻(xiàn)[8]針對(duì)微電網(wǎng)不同的控制方式，分析了對(duì)稱故障情況下，故障電流受限、頻率偏移及微電源阻抗變化對(duì)保護(hù)的影響。同時(shí)也分析了各種情況下不同保護(hù)方式是否能正確動(dòng)作。文獻(xiàn)[9]主要研究含V/f控制的DG的微電網(wǎng)的故障特性。充分考慮逆變器控制策略的影響，從理論出發(fā)分析對(duì)稱故障和不對(duì)稱故障情況下DG的運(yùn)行特性，并推導(dǎo)出DG的故障等值模型。提出微電網(wǎng)故障分析的解析方法，即利用DG故障等值模型，列出微電網(wǎng)的故障方程組，求取微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的故障穩(wěn)態(tài)電流。但是文獻(xiàn)[9]采用的控制是電壓單環(huán)，沒有考慮電流的限制。文獻(xiàn)[10]分析了單臺(tái) dq0坐標(biāo)系控制的三相四線制逆變器組成的孤島微電網(wǎng)的故障響應(yīng)。文獻(xiàn)中介紹了怎樣根據(jù)逆變器的控制及電流限制來獲得逆變器的故障模型。并指出對(duì)稱故障期間，整個(gè)微電網(wǎng)可以等效為一個(gè)電流源與阻抗并聯(lián)的形式。文獻(xiàn)[11]指出逆變器的控制策略、參考坐標(biāo)系以及電流的限制都會(huì)影響逆變器故障情況下的運(yùn)行特性，尤其是在不對(duì)稱故障的情況下。針對(duì) dq0坐標(biāo)系和 abc坐標(biāo)系控制下的逆變器，研究了其在微電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)的等值模型。

從故障保護(hù)角度出發(fā)，文獻(xiàn)[12]利用正序故障分量電流幅值差動(dòng)保護(hù)作為阻抗角保護(hù)判據(jù)的啟動(dòng)判據(jù)，構(gòu)成了一套微電網(wǎng)外部短路故障保護(hù)方案。無需考慮負(fù)荷電流和故障電阻的影響，克服了微電網(wǎng)故障時(shí)短路故障電流小以及潮流雙向流動(dòng)的問題。文獻(xiàn)[13]表明在微電源的出口處安裝 FCL，對(duì)其故障暫態(tài)都能起到很好的抑制作用。

針對(duì)故障暫態(tài)過程中的電能質(zhì)量問題，文獻(xiàn)[14]提出一種將二次電壓控制的思想引入DG的本地控制，大大改善了故障時(shí)的電壓質(zhì)量。

本文針對(duì)微網(wǎng)孤島模式的故障分析了IBDG的運(yùn)行特性，主要包括電壓、電流以及功率之間的關(guān)系。進(jìn)而對(duì)微電網(wǎng)的不對(duì)稱相間故障的基波正序電壓、電流和基波負(fù)序電壓、電流隨故障阻抗的變化情況進(jìn)行研究。最后針對(duì)控制環(huán)節(jié)采用無畸變限流方法，驗(yàn)證了限流方法的有效性，大大減少不對(duì)稱故障暫態(tài)過程帶來的波形畸變和電能質(zhì)量問題。具有一定的實(shí)用價(jià)值。通過對(duì)微電網(wǎng)故障特征分析與研究為微電網(wǎng)保護(hù)和電能質(zhì)量的研究提供理論基礎(chǔ)。

1 微電網(wǎng)不對(duì)稱故障特性分析

孤島微電網(wǎng)由于沒有大電網(wǎng)的支撐，儲(chǔ)能有限。對(duì)于低壓微電網(wǎng)，當(dāng)微電網(wǎng)中任意一點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重故障后，IBDG輸出電壓將迅速跌落，會(huì)使系統(tǒng)中的IBDG全部脫網(wǎng)運(yùn)行，造成微電網(wǎng)崩潰。即使快速切除故障，也會(huì)對(duì)微電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成影響。針對(duì)這種情況，應(yīng)采取措施使IBDG在發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，不脫網(wǎng)運(yùn)行。

當(dāng)發(fā)生三相不對(duì)稱故障時(shí)，不對(duì)稱相量可以由對(duì)稱分量法分解為正序、負(fù)序和零序分量。本文微電網(wǎng)由于采用三相三線制，沒有零序通道，故將三相電壓、電流分解為正序和負(fù)序分量。本文的分析主要以基波分量為主，因此下文提到的正序電壓、電流及負(fù)序電壓、電流均指的是其基波分量。對(duì)稱相量法通常取A相作為基準(zhǔn)項(xiàng)，其對(duì)稱分量與三相向量之間的關(guān)系為

式中，操作數(shù)α=ej120°，并有1+α+α2=0，α3=1。

以BC相間故障為例，電路如圖2所示。

當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，逆變器的輸出電壓和電流均含有正序分量和負(fù)序分量，將它們轉(zhuǎn)換到兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，采用電壓d軸定向。

圖1 相間故障時(shí)的三相電路

逆變器的功率計(jì)算公式如下：

由式（3）和式（4）可以看出，當(dāng)微電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，逆變器的有功和無功功率存在2倍頻波動(dòng)。當(dāng)有功功率和無功功率有2倍頻波動(dòng)時(shí)，DG的頻率和電壓給定值也有 2倍頻波動(dòng)，不過很小，暫時(shí)忽略。

當(dāng) BC相之間發(fā)生故障時(shí)，故障處的電壓電流關(guān)系如下式所示：

根據(jù)式（1）和式（5）轉(zhuǎn)化為序分量表達(dá)式為

忽略DG的頻率和電壓給定值微小的2倍頻波動(dòng)，則正序和負(fù)序的序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

由式（6）可知，兩相相間故障時(shí)，不存在零序網(wǎng)絡(luò)。因此可以根據(jù)此式得出復(fù)合序網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖 3所示。圖中 Zline1=Zline2=Zline和 Zload1=Zload2=Zload。

圖3 兩相相間故障的復(fù)合序網(wǎng)

當(dāng)電流未達(dá)到限幅值時(shí)，由于正序電壓跟隨給定，負(fù)序電壓增大，正序和負(fù)序電流也增大，由式（3）和式（4）可知逆變器輸出功率增大。

當(dāng)DG的輸出電流有一相達(dá)到限幅值時(shí)，限流環(huán)節(jié)作用，使DG的任何一相電流不超過限幅值。當(dāng)電流達(dá)到限幅值后，DG不能滿足微電網(wǎng)的能量需求，使DG輸出電壓正序分量無法跟隨給定而下降。

微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及故障位置分布圖如圖4所示。

當(dāng)發(fā)生F1類型故障時(shí)，多個(gè)DG構(gòu)成的微電網(wǎng)相當(dāng)于把每個(gè)DG的容量以及所允許電流值疊加起來構(gòu)成一個(gè)等效DG。每個(gè)DG的運(yùn)行特性與前面所述的一臺(tái)DG的運(yùn)行特性相同。它們的序網(wǎng)絡(luò)等效結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖4 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及故障位置分布圖

圖5 F1故障序網(wǎng)絡(luò)等效結(jié)構(gòu)圖

每一臺(tái)DG的正序電壓和電流、負(fù)序電壓和電流以及故障處的正負(fù)序電壓和電流可以分別計(jì)算，然后應(yīng)用疊加定理疊加。不同控制方式下微電網(wǎng)F1不對(duì)稱故障情況的故障特性見表1。

表1 不同控制方式下微電網(wǎng)F1不對(duì)稱故障特性

當(dāng)發(fā)生F2類型故障或F3類型故障時(shí)，每個(gè)DG的運(yùn)行特性與前面所述的一臺(tái) DG的運(yùn)行特性相同，它們的序網(wǎng)絡(luò)等效結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

圖6 F2或F3故障序網(wǎng)絡(luò)等效結(jié)構(gòu)圖

依據(jù)疊加定理，可以推算出各DG的正序電壓和電流、負(fù)序電壓和電流以及故障處的正負(fù)序電壓和電流。不同控制方式下微電網(wǎng)F2和F3不對(duì)稱故障情況的故障特性見表2。

表2 不同控制方式下微電網(wǎng)F2和F3不對(duì)稱故障情況的故障特性

2 DG無畸變限流環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)的限流方法如圖7所示。在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下介紹其原理：計(jì)算此時(shí)電流矢量的幅值，并與電流限制的最大值 Imax做比較。如果計(jì)算出的電流矢量的幅值小于 Imax，則電流未達(dá)到電流限幅值，限流環(huán)節(jié)不起作用。如果計(jì)算出的電流矢量的幅值大于 Imax，則將超出電流限幅值的電流限制在電流限幅值，即Imax。

圖7 傳統(tǒng)限流方法

在dq坐標(biāo)系下電流矢量的幅值的軌跡如圖8所示。實(shí)線圓 1代表電流的限幅值 Imax，過原點(diǎn)帶箭頭的直線代表電流矢量的幅值。在對(duì)稱故障情況下，如果電流達(dá)到限幅值，限流環(huán)節(jié)起作用使電流的幅值限制在 Imax，即使逆變器工作在恒流模式。在不對(duì)稱故障情況下，由于負(fù)序分量的存在，使d軸和q軸出現(xiàn)2倍頻波動(dòng)，因此在dq坐標(biāo)系下電流矢量的幅值軌跡如虛線圓2包圍的圓。采用傳統(tǒng)的電流限制方法后，電流矢量的幅值軌跡如虛線橢圓3包圍的曲線。該方法將會(huì)使電流出現(xiàn)削頂?shù)默F(xiàn)象，從而使電壓電流中諧波含量大大增加，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。

圖8 限流的波形曲線

對(duì)于采用傳統(tǒng)限流環(huán)節(jié)的 DG，當(dāng)電流超過限幅值后，電流出現(xiàn)削頂現(xiàn)象。故障阻抗越小，削頂越嚴(yán)重，如圖 9所示中的曲線 1、2、3。其中，電流削頂越嚴(yán)重，提取出的基波分量越大。

圖9 傳統(tǒng)電流限幅后電流波形

為了解決電流削頂?shù)膯栴}，本文采用無畸變限流方法。原理如圖10所示，即找出電流矢量幅值的最大值，并與電流限制的最大值 Imax做比較。如果電流矢量的幅值的最大值小于 Imax，則電流未達(dá)到電流限幅值，限流環(huán)節(jié)不起作用。如果電流矢量的幅值的最大值大于 Imax，則使電流成比例的減小，從而使電流保持正弦波形。采用無畸變限流方法的電流矢量軌跡如圖9中的虛線圓4所示。

圖10 無畸變限流方法

3 微電網(wǎng)不對(duì)稱故障仿真

為了驗(yàn)證微電網(wǎng)故障情況下IBDG運(yùn)行特性理論分析的正確性，使用Matlab/Simulink軟件搭建微電網(wǎng)仿真模型，通過故障模塊設(shè)置故障參數(shù)，然后運(yùn)行仿真獲取仿真結(jié)果。其中，微電網(wǎng)由3臺(tái)容量相同的 DG并聯(lián)運(yùn)行組成。三臺(tái)逆變器容量均為5000W；線路阻抗不等，分別為 0.64Ω/0.264mH、0.77Ω/0.317mH和0.96Ω/0.396mH。設(shè)定逆變器的最大功率為5000W，并且電流限幅值取額定電流幅值的 1.5倍，即電流限幅值為 15A。微電網(wǎng)采用的控制方法為基于負(fù)載電壓反饋的下垂控制方法。本文研究的微電網(wǎng)不對(duì)稱故障為相間故障，仿真以 BC相故障為例。并且針對(duì)傳統(tǒng)限流和無畸變限流兩種限流方法，分別做了仿真。

主電路和控制電路的仿真參數(shù)分別見表 3、表4。

表3 主電路參數(shù)

表4 控制電路參數(shù)

圖11 不對(duì)稱故障情況下電壓、電流及功率波形

從電壓電流波形圖中可以看出，IBDG的電壓電流均三相不對(duì)稱；并且 B、C兩相電壓降低，電流升高，A相電壓電流略升高。故障后，微電網(wǎng)的有功和無功功率均含有2倍頻波動(dòng)，功率的直流分量增加，并且故障前后有功和無功功率均分。

圖12為不對(duì)稱故障情況下電壓、電流序分量波形圖，并且故障阻抗分別為 Rf=10Ω和 Rf=30Ω。得出如下結(jié)論：微電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障，并且電流未達(dá)到限幅值時(shí)，隨著故障阻抗的減小，電壓正序分量跟隨給定，負(fù)序分量增加；電流正序分量和負(fù)序分量均增加；有功功率和無功功率皆均分，并且含有2倍頻分量；頻率中也含有較小的2倍頻分量。

圖12 不對(duì)稱故障情況下電壓、電流序分量波形

圖13 不對(duì)稱故障情況下頻率波形

采用傳統(tǒng)限流方法的不對(duì)稱故障仿真波形如圖14—圖16所示。不對(duì)稱故障發(fā)生在0.3s，故障阻抗為Rf=0.01Ω。

圖14 不對(duì)稱故障情況下電壓、電流及功率波形

從電壓電流波形圖中可以看出，不對(duì)稱故障采用傳統(tǒng)限流方法時(shí)，IBDG的電流出現(xiàn)明顯的削頂現(xiàn)象，并且電流最大相的電流限制在 15A。由于這個(gè)原因電壓電流均含有多次諧波，波形均有畸變。由有功和無功功率波形可以看出，故障后，微電網(wǎng)的有功和無功功率均含有2倍頻波動(dòng)，功率的直流分量降低，并且故障后有功功率不均分。

圖15為不對(duì)稱故障情況下電壓、電流序分量波形圖，并且故障阻抗分別為Rf=0.01Ω和Rf=1Ω。圖16為不對(duì)稱故障情況下頻率波形圖。

圖15 不對(duì)稱故障情況下電壓、電流序分量波形

圖16 不對(duì)稱故障情況下頻率波形

采用無畸變限流方法的不對(duì)稱故障仿真波形如圖 17—圖19所示。不對(duì)稱故障發(fā)生在 0.3s，故障阻抗為Rf=0.01Ω。

圖17 不對(duì)稱故障情況下電壓、電流及功率波形

由圖17可知：從電壓電流波形圖中可以看出，不對(duì)稱故障采用無畸變限流方法時(shí)，IBDG的電壓、電流為正弦波，并且電流最大相的電流限制在15A。由有功和無功功率波形可以看出，故障后，微電網(wǎng)的有功和無功功率均含有2倍頻波動(dòng)，功率的直流分量降低，并且故障后有功功率不均分。

圖18為不對(duì)稱故障情況下電壓、電流序分量波形圖，并且故障阻抗分別為Rf=0.01Ω和Rf=1Ω。

由電壓正序分量波形圖可以看出，在故障電流限幅時(shí)，隨著故障阻抗的變小，電壓正序分量跌落增大。由電壓負(fù)序分量波形圖可以看出，在故障電流限幅時(shí)，隨著故障阻抗的變小，電壓負(fù)序分量增加，并且負(fù)序分量較大。由電流正序分量波形圖可以看出，隨著故障阻抗的變小，電流正序分量略變小。由電流負(fù)序分量波形圖可以看出，在故障電流限幅時(shí)，負(fù)序電流增長較慢；并且隨著故障阻抗的變小，電流正序分量略微增加。

圖18 不對(duì)稱故障情況下電壓、電流序分量波形

圖19所示為不對(duì)稱故障情況下頻率波形圖。

圖19 不對(duì)稱故障情況下頻率波形

經(jīng)過以上的仿真和分析，總結(jié)見表5。

表5 不對(duì)稱故障仿真結(jié)果匯總表

4 結(jié)論

本文針對(duì)孤島微電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障模式IBDG的運(yùn)行特性和故障特性進(jìn)行了分析與研究。包括電壓、電流以及功率之間的關(guān)系；不對(duì)稱相間故障的基波正序電壓、電流和基波負(fù)序電壓、電流隨故障阻抗的變化情況進(jìn)行研究。最后針對(duì)傳統(tǒng)的限流造成的電壓電流畸變，采用一種無畸變限流方法。通過仿真驗(yàn)證了無畸變限流方法的有效性，大大減少了不對(duì)稱故障造成的波形畸變，提高電能質(zhì)量，為以后微電網(wǎng)孤島故障保護(hù)和電能質(zhì)量的研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

通過不對(duì)稱故障時(shí)傳統(tǒng)限流控制的改進(jìn)可以起到一定改善電壓電流畸變的效果?？梢钥闯龉收蠒r(shí)系統(tǒng)的保護(hù)控制與輸出電能質(zhì)量是有沖突的。但要有效轉(zhuǎn)化這種矛盾在微網(wǎng)系統(tǒng)得到保護(hù)的前提獲得較好輸出波形就需要更完善的控制策略（不只限定對(duì)單臺(tái)微源的改進(jìn)控制，可能是多臺(tái)微源之間的協(xié)調(diào)控制策略）能夠使系統(tǒng)“躲過”保護(hù)限制仍能正常運(yùn)行，即容錯(cuò)運(yùn)行?；谌蒎e(cuò)運(yùn)行能力的孤島微網(wǎng)系統(tǒng)控制策略研究是下一步的研究內(nèi)容。研究思路主要有以下幾點(diǎn)：

1）研究基于容錯(cuò)能力的多微源間協(xié)調(diào)控制策略。故障時(shí)通過微源間分配的功率大小、流向控制，使功率流可以“繞過”故障點(diǎn)在微源之間形成循環(huán)閉合流動(dòng)回路。這樣就可以“躲過”保護(hù)而延長正常運(yùn)行時(shí)間。

2）上面是單純從設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制策略角度出發(fā)。也可在故障時(shí)考慮加入額外的保護(hù)電路。此時(shí)加入的保護(hù)電路（可以改進(jìn)完善構(gòu)建成硬件容錯(cuò)拓?fù)洌┢鸬浇鉀Q保護(hù)與控制間的“沖突”問題。

3）將容錯(cuò)硬件拓?fù)湓O(shè)計(jì)與微源容錯(cuò)協(xié)調(diào)控制策略相結(jié)合，從整個(gè)系統(tǒng)出發(fā)構(gòu)建容錯(cuò)系統(tǒng)模型提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和故障穿越能力。

隨著研究地深入，故障容錯(cuò)運(yùn)行技術(shù)將會(huì)是支撐未來微網(wǎng)發(fā)展和建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能微網(wǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容。

[1]吳爭榮,王鋼,李海鋒,等.計(jì)及逆變型分布式電源控制特性的配電網(wǎng)故障分析方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,36(18):92-96,108.

[2]孔祥平,張哲,尹項(xiàng)根,等.含逆變型分布式電源的電網(wǎng)故障電流特性與故障分析方法研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(34):57-66.

[3]潘國清,曾德輝,王鋼,等.含 PQ控制逆變型分布式電源的配電網(wǎng)故障分析方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,34(4):555-561.

[4]曾德輝,潘國清,王鋼,等.含 V/f控制 DG的微電網(wǎng)故障分析方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014(16):2604-2611.

[5]陳祎亮.分布式電源的故障特性及其微電網(wǎng)保護(hù)原理的研究[D].天津:天津大學(xué),2010.

[6]韓奕,張東霞.含逆變型分布式電源的微網(wǎng)故障特征分析[J].電網(wǎng)技術(shù),2011,35(10):147-152.

[7]王成山,孫曉倩.含分布式電源配電網(wǎng)短路計(jì)算的改進(jìn)方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,36(23):54-58.

[8]吳振奎,趙杰,宋文雋.基于 PSCAD的微網(wǎng)建模及其故障特征分析[J].內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,32(4):374-377.

[9]Plet C A,Brucoli M,Mcdonald J D,et al.Fault models of Inverter-Interfaced distributed generators:experimental verification and application to fault analysis[C]//2011 IEEE POWER AND ENERGY SOCIETY GENERAL MEETING,2011:1-8.

[10]Brucoli M,Green T C,McDonald J D F.Modelling and analysis of fault behaviour of inverter microgrids to aid future fault detection[C]//System of Systems Engineering,2007.SoSE'07.IEEE International Conference on.IEEE,2007:1-6.

[11]韓海娟,牟龍華,郭文明.基于故障分量的微電網(wǎng)保護(hù)適用性[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2016,40(3):90-96.

[12]童榮斌,牟龍華,莊偉.新型微電網(wǎng)外部短路故障保護(hù)方案[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2014,42(5):78-84.

[13]呂婷婷,段玉兵,龔宇雷,等.微電網(wǎng)故障暫態(tài)分析及抑制方法研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011,39(2):102-107,130.

[14]張瑋亞,李永麗.面向多分布式電源的微電網(wǎng)分區(qū)電壓質(zhì)量控制[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,34(28):4827-4838.

Research on Operation Characteristics of IBDG under the Asymmetric Fault Mode of Micro-grid and Current Limiting Protection Distortionless

Zhang Rui Gu Herong
(Hebei Province Key Laboratory of Electrical Engineering Power Electronics and Power Transmission (Yanshan University),Qinhuangdao,Hebei 066000)

Safe and reliable operation of microgrid cannot do without precise control and protection.Due to the characteristics of the microsources of microgrid,the changes of the electric parameters of isolated microgrid under fault condition have a big difference with the traditional power grid.So it is essential to study the operation characteristics of IBDG under different fault conditions and their influence on the fault characteristics of microgrid system.This paper studied the operation characteristics of IBDG under asymmetrical fault modes of isolated microgrid,and the variation of the electric quantity is analyzed qualitatively.In the case of asymmetric fault,the comparison and analysis are made for the different current limiting methods.The analysis shows that the method of distortion-free current limitation can greatly reduce the harmonic component in the system.On the basis of analyzing the operation characteristics of IBDG under the fault conditions of microgrid,the fault characteristics of microgrid are also analyzed simply.a simulation model of microgrid made up of three inverters is established by using Matlab/Simulink simulation software,setting up the fault parameters and starting simulation,to verify the correctness of the theoretical analysis of the operation characteristics of IBDG and distortion-free current limitation under the fault conditions of microgrid.

island micro-grid;failure mode;IBDG features;distortion-free current limitation

張 蕊（1992-），女，河北省邯鄲市人，碩士研究生，研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)運(yùn)行及其控制、微網(wǎng)系統(tǒng)容錯(cuò)控制技術(shù)。