微电网的孤岛运行与计划内孤岛运行及PSCAD/EMTDC仿真

2016-01-16田素娟

绿色科技 2015年8期

关键词：微电网仿真

田素娟

(包头职业技术学院电气工程系，内蒙古包头 014030)

微电网的孤岛运行与计划内孤岛运行及PSCAD/EMTDC仿真

田素娟

(包头职业技术学院电气工程系，内蒙古包头 014030)

摘要：从开发应用前景广阔的可再生能源(风力发电和光伏发电)入手，给出了大电网出现故障时，微电网的孤岛运行与计划内孤岛运行的数学模型，并采用国际通用大型电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行了仿真校验，仿真结果表明：所提策略合理可行，对于微电网及配电网的实际运行具有重要指导意义。

关键词：微电网；孤岛运行；仿真

收稿日期：2015-05-24 2015-06-25

作者简介：田素娟(1982—)，女，内蒙古包头人，讲师，主要从事控制工程研究。罗雨晗(1998—)，女，湖北应城人，华中师范大学第一附属中学学生。

中图分类号：TM771

文献标识码：A

文章编号：编号：1674-9944(2015)08-0289-03

1微电网孤岛运行时的数学模型及仿真分析

当大电网出现故障时，为了保障敏感负荷的供电，需要及时断开PCC，使微电网处于孤岛运行模式，这样做的目的是：①保障了敏感类负荷的电力需求；②不用改变原有的配电网保护方式。微电网孤岛运行模型如图1所示。在微电网孤岛运行时，由于缺乏大电网的电压和频率支撑，微电网采用PQ控制难以保障系统内的电压和频率稳定，因此需将微电源切换成VF控制方式来保持微电网内的电压和频率的恒定，从而满足系统内的供电要求，给微电源的设定电压值为0.38kV；设定频率为50Hz。微电网中负荷为0.3MW、0.06MVar。

图1　微电网孤岛运行模型

微电网的孤岛运行能力是其一个重要特征，在处于孤岛运行时采用VF控制来保证电压和频率的稳定，如果此时微电网内出现负荷额缺失等情况，势必会造成电压和频率的波动，此时微电网将会相应地改变有功功率和无功功率的出力，来保持微电网内的电压和频率在一个稳定值范围内。其仿真如图2、图3、图4、图5所示。

从图2微电网频率仿真图、图3微电网电压仿真图、图4微电网内有功功率仿真图、图5微电源网内无功功率仿真图，可以看出来，微电网处于孤岛运行时，采用VF控制可以稳定电压和频率，满足负荷的要求。

2微电网计划内孤岛运行时的数学模型及仿真分析

电力系统的负荷每时每刻都在不停地变化，为了实现电能的最优利用需要使微电网处于计划性运行状态来达到“削峰填谷”的效果。微电网计划性孤岛运行模型如图6所示。

图2　微电网频率仿真

图3　微电网内电压仿真

图4　微电网内有功功率仿真

图5　微电网内无功功率仿真

图6　微电网计划性孤岛运行模型

微电网内的系统功率分配如表1所示，这样的分配是出于构建微电网的目的，微电网作大电网的补充，推广微电网的主要目的是为了保障敏感负荷的供电和最大限度地利用新能源，因此构建微电源带85%的微电网负荷的系统，设置仿真时长3s，在0~1.5s，为了最大限度地使用新能源，微电源并网运行并且采用PQ控制；在系统运行到1.5s时，由于检修等原因需要断开PCC让微电网处于计划内孤岛运行模式，计划内的孤岛运行对于系统来讲具有非常大的现实意义，因为这样的措施不仅使得检修人员能方便地检修电力设施，还可以使调度人员合理地利用电能，并能够保障敏感负荷的供电。其仿真图如图7、图8所示。