配电网可靠供电岛拓扑结构及其控制策略

摘要

随着现代配电网的快速发展，重要负荷、敏感负荷对供电可靠性和供电质量提出了更高的要求，而接入量不断增长的分布式电源及可控负荷更是给配电网的运行带来了较大挑战。为解决配电网在高可靠、高质量供电及智能化运行方面存在的问题，本文提出了可靠供电岛供电方案，重点针对其拓扑结构、控制策略以及指令量的设定方法开展了研究工作。
　　首先，提出三相四线制可靠供电岛的拓扑结构，详细阐述了该方案在保障高可靠、高质量供电以及促进配电网智能化方面的优越性，进一步给出衍生拓扑结构以适应重要负荷于不同场景、不同层次需求下的可靠供电。其次，以双电源、双负荷三相四线制可靠供电岛为研究对象，分析了不同工况下其实现的基础功能和运行模式。建立可靠供电岛的数学模型，据此提出了系统层面的控制策略，并确定了岛中的指令量。理论分析表明，该控制策略普适于不同运行工况，具体控制时仅指令量设定数值不同而控制策略无须切换。计算分析了控制策略对实现可靠供电岛基础功能的有效性，但结果同时表明设定不合理的指令量会使岛中某些变换器的补偿电压、电流超限，并在变换器之间产生较大的功率环流，降低了运行效率。再次，针对上述问题，以岛中各变换器补偿电压、电流运行范围为约束推导了各指令量的合理设定区间。以减小岛中关键节点电流和限制变换器补偿电压为目标，进一步优化了在不同工况下岛中各指令量的设定数值。最后，根据可靠供电岛系统层面的控制策略，对应提出了变换器层面的控制策略。基于所提控制策略，在Matlab/Simulink中建立可靠供电岛的仿真模型，利用优化设定的指令量，在不同工况下仿真验证了其整体功能的可实现性。仿真结果表明所提出的控制策略和优化设定的指令量不仅使可靠供电岛在各工况下维持了对负荷的高可靠、高质量供电，还优化了其运行：使岛内各变换器输出电压、电流运行在合理区间，消除了各变换器之间的功率环流，协调了岛内无功源的出力分配。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作

2可靠供电岛拓扑结构

2.1基本拓扑结构

2.2衍生拓扑结构

2.3基础功能与运行模式

2.4本章小结

3可靠供电岛控制策略

3.1数学模型

3.2控制策略

3.3计算分析

3.4本章小结

4可靠供电岛优化运行

4.1指令量设定区间

4.2指令量设定优化

4.3本章小结

5可靠供电岛仿真验证

5.1控制策略实现

5.2整体功能仿真验证

5.3本章小结

6总结和展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间已发表的论文及申请的专利

附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目