田素娟，王藝龍，田艷科

(1.包頭職業(yè)技術學院 電氣工程系，內蒙古 包頭 014030；2.國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211102；3.國網新疆電力有限公司檢修公司，新疆 烏魯木齊 830002)

目前，國內的微網技術已經取得了長足的發(fā)展，但是對于微網平滑切換的研究還不夠深入。目前單一儲能設備很難同時滿足功率和能量的要求，加之微網平滑切換技術的不成熟，從而造成微網經濟性和可靠性的下降，進一步阻礙國內微網的大規(guī)模普及應用。而國外在微網平滑切換方面的研究起步較早，加之其儲能管理系統(tǒng)相對成熟，從而其微網系統(tǒng)的可靠性較高，微網的普及度較廣。

在大型電磁暫態(tài)軟件PSCAD/EMTDC中搭建的微電網系統(tǒng)如圖1所示，DG1、DG2、DG3 3個微電源和敏感負荷L2、L3以及非敏感負荷L1共同組成低壓交流微網系統(tǒng)，通過并網節(jié)點(PCC)接入到0.4kV的低壓配電網中，通過控制并網節(jié)點(PCC)的開通與關斷來改變微網的運行狀態(tài)，其中，大電網采用三相交流電經10.5kV/0.4kV模擬低壓配電網；DG1、DG2作為從控微源始終采用PQ控制策略，來保證微源功率的最大輸出；DG3作為主控微源并網運行采用PQ控制，孤島運行時需切換到V/f控制來給微網提供電壓和頻率的支撐。

圖1 微電網結構

1 并網向孤島模式切換試驗研究

其仿真系統(tǒng)主要的參數設置如下微網系統(tǒng)內總負荷為0.69MW、0.222MVar；DG1輸出100kW、25kVar；DG2輸出80kW、20kVar；DG3在PQ控制下輸出390kW、141kVar，使微源能夠保證敏感負荷供電，V/f控制器給定參考電壓為額定電壓為0.38；額定頻率為50Hz，當微網系統(tǒng)采用并網運行時，主控微電源DG3并網采用PQ控制，DG1、DG2作為從控微源，始終采用PQ控制，大電網還是采取理想三相交流電經變壓器逆變?yōu)?.4kV模擬低壓配電網。在1.5s時刻給并網節(jié)點PCC靠近大電網側設置最嚴重的三相短路接地故障，此時PCC處的反時限過電流保護動作，斷開PCC，微網轉入孤島運行，并切除非敏感負荷load1。在V/f控制器的輸入端加入負反饋環(huán)節(jié)，將PQ控制器輸出的參數反送在V/f控制器的輸入端，使兩者參數保持一致，當PCC處收到孤島指令，PCC動作，由于反饋環(huán)節(jié)的PI控制的保持作用，從而減弱在切換瞬間PQ控制器和V/f控制器之間的不匹配度，從而減弱了模式切換時的暫態(tài)過程，實現系統(tǒng)的穩(wěn)定過渡。

圖2 DG1輸出有功功率和無功功率波形

圖3 DG2輸出有功功率和無功功率波形

圖2、圖3分別為DG1、DG2輸出有功功率和無功功率波形圖，從波形中可以看出在1.5s時刻，外部電網故障，PCC動作，斷開與大電網的連接，同時也對load1進行了切負荷動作，此時微網內的功率平衡，主控DG3由PQ控制轉入V/f控制，由于2個控制器之間的參數保持匹配，DG1、DG2經短暫沖擊迅速回升到額定功率輸出，從而減緩了暫態(tài)過程。

圖4 母線電壓波形

圖4為微網母線處的電壓波形圖，圖5為微網母線處頻率，從波形中可以看出在1.5s時刻，由于外部電網故障，PCC動作斷開與大電網的連接，同時斷開load1，造成了系統(tǒng)內的電壓和頻率下降，此時DG3動作由PQ控制器切換到V/f控制器，由于兩個控制器切換瞬間，電能參數一致，從而使電壓和頻率在功率平衡的狀態(tài)下迅速地回升到設定值。

圖5 微網內頻率波形

2 結論

從圖2-圖5的功率、電壓、頻率波形圖可以看出，采用所建立的狀態(tài)跟隨的主控制器能夠在保障敏感負荷供電的情況下，能夠減緩切換瞬間的暫態(tài)過程，有效地改善了模式切換時的沖擊過程。