一种基于故障限流-快速储能协调控制的微电网暂态性能强化装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于故障限流-快速储能协调控制的微电网暂态性能强化装置及方法，如下：当微电网遭遇外部短路故障时，考虑故障位置的差异及高渗透功率的交互需求，某些故障工况下限流器和快速储能装置的协调控制以提高微电网的故障穿越能力；对于某些特定的工况如微配电网联络线短路故障，微电网必须从主网络断开时，故障限流器及快速储能装置的协调控制以保障微电网在并网与孤岛模式之间实现平滑过渡。本发明可以在有效限制故障电流、减小微电网耦合点电压跌落的同时，也在平抑微电网功率波动和提高电能质量方面起到积极作用，从而改善高渗透微电网应对外部短路故障的能力，保障其运行可靠性。

主权项

一种基于故障限流‑快速储能协调控制的微电网暂态性能强化装置，其特征在于，在微电网与主电网的公共耦合点处安装故障限流器和快速储能装置；其中，所述故障限流器为磁通耦合型超导故障限流器，由耦合变压器、快速可控开关S₁、高温超导电阻及MOA氧化锌电阻片组成；耦合变压器的一次线圈L₁同快速开关相联且并入MOA，二次线圈L₂同超导电阻相串联，继而将一、二次侧绕组线圈呈反向并联接入微电网与主电网的公共耦合点处；在电网正常运行时，快速开关处于闭合状态，耦合变压器呈现出无感效应，且超导电阻表征零电阻效应，故障限流器对电网运行无影响；发生短路故障后，可控开关快速开断，耦合变压器一、二次线圈解耦，且超导电阻因通流超过其临界值呈现高阻态，此时限流器串联接入主回路以抑制故障电流的上升和改善公共耦合点处的电压跌落；所选快速储能为超导磁储能装置，超导磁储能装置是利用超导材料制成的线圈，由电网经变流器供电励磁，在线圈中产生磁场而储存能量，在需要时可将此能量经逆变器反馈至电网；如储能线圈一直维持在超导态，则线圈中所储存的能量可以几乎无损耗地永久储存，直到需要释放为止；与其他储能系统相比，超导磁储能装置具有较高的转换效率和较快的反应速度；超导线圈经直流电源装置处理后连至全控变流器，再接入微电网系统；直流电源处理装置有两个基本的运行模式，充磁模式和放磁模式，分别对应于储能系统的充电状态和放电状态；在一个开关周期内，储能系统的平均功率由处理装置中电力电子开关S1和S2的占空比D的调节来控制；当D>0.5时，储能系统将吸收能量，当D<0.5时，其将释放出能量；占空比可以由下式计算：P_SMES＝u_C·(2D‑1)·i_SMES  式一。