基于微网供电系统可靠性的关键技术研究

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1、基于微网供电系统可靠性的关键技术研究可行性研究报告一、立项的背景和意义智能电网的发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网，其核心内容之一是解决各种可再生能源分布式发电的灵活接入、有效调配以及安全、可靠、稳定运行问题。全球专家普遍认为：微网概念的提出是分布式电力系统发展的里程碑，智能微网是未来智能配电网新的组织形式，为可再生能源分布式发电技术的大规模应用提供了可能。微网供电系统可靠性是微网安全运行的关键，而电子变流器的并联运行控制技术、基于电网特性曲线的功率分配控制技术和基于SCADA的能量管理系统，是微网供电系统可靠性的关键技术。随着电力电子技术的飞速发展和各行业对电气

2、设备控制性能要求的提高，逆变技术在许多领域的应用也越来越广泛，相应对逆变电源的性能要求也越来越高。现在许多行业的用电设备都不是直接使用电网提供的交流电作为电源，而是通过各种形式对电网交流电进行变换，从而得到各自所需的电能形式。一些重要的用电部门和用电设备尤其是航空航天和舰艇对供电质量的要求越来越高，要求电压、频率、波形准确完好，动态性能良好，不能受到电网的任何干扰，要求一个干净或净化的电源条件。随着电源负载的增加，由于单个电源组件的容量是有限的，通过多个逆变电源并联以增大系统容量、提高系统可靠性已成为当前逆变电源系统设计的一种趋势。在航空航天、大型计算机供电系统、通讯电源系统和银行电

3、源系统等对电源可靠性要求较高的领域具有广泛的应用前景。逆变电源的并联运行主要有以下三个好处：第一、多个电源模块并联时，平均分担负载功率，可以降低各个模块中主功率器件的电流应力，有利于功率器件的选择；第二、可以组成并联冗余系统以提高运行的可靠性，由N+1个逆变电源模块组成的电源系统以冗余并联运行方式时，当系统中任一个模块由于故障而失效时，其余的N个模块仍然可以继续提供100％负载功率，极大地提高了系统的可靠性；第三、以模块化取代系列化，可以灵活地构成各种功率等级的电源系统，提高电源模块的标准化程度，从而缩短开发研制和生产周期、降低成本、提高系统的可维护性和可互换性。10如何维持微电网的

4、安全、稳定、经济运行，是微电网研究的关键，而实现负荷功率平衡和多微电源的功率优化分配是其中的基本问题之一。为满足系统负载需求，快速响应负载变化等干扰，以及系统的稳定运行，多分布式微电源并联运行的自治微网必须采用良好的功率共享控制策略，实现各微电源间合理、有效地分配有功、无功功率。数据采集与监视控制（SCADA)系统可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，具有信息完整、效

5、率高、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势。现已成为电力调度不可缺少的工具。电力SCADA系统的数据主要是反映电力系统设备运行状况的电气量（电流、电压、频率），非电气量（设备温度、设备状态），计算量（有功、无功、功率因数）等。高电压等级的能量管理系统中，SCADA主要面向电力调度应用，人机界面显示的主要内容是变电站一次设备状态和运行量，方便调度员监控变电站设备的运行状态以及电网的传输效率和安全评估。在目前市场经济的大环境下，社会各行业对电能质量要求越来越严格，这就使得电网自动化水平必须不断提高，才能为用户提供更经济、更可靠、更高效的电能。SCADA系统是电网特别是新能源微电网监控的基本

6、手段，它还可以为管理信息系统、能量管理高级应用、电力市场、电能计费等提供信息；完成电力系统实时数据的采集和对电力系统运行状态的监控。数据库系统是SCADA系统的核心，对整个系统的作用和意义不言而喻。既要考虑动态数据及其处理上的时间限制，保证数据访问的并发和高效性，又能处理永久、稳定的数据，维护数据的完整性和一致性。二、国内外研究现状和发展趋势微网供电系统可靠运行必须解决的关键技术包括高性能并联式逆变器、负荷功率的平衡控制方法和能量管理策略。逆变器扩容最为可靠的方法就是实现多个功率模块并联运行。目前，世界上许多逆变器生产商都在逆变器冗余并联方面做了大量工作，并有相应产品批量生产，投入使

7、用。综合其并联冗余控制技术，具有以下的特点：可并联单元数目较多，并联控制方式多样化；在小功率逆变电源中用较低成本实现了较先进的并联策略；采用新型的高性能电源系统设计方案；采用高频链结构技术；采用新型的逆变电源控制技术；10采用全数字化控制技术。逆变电源输出的是正弦波，并联时需要同时控制输出电压的幅值和相角，即要求同频率、同相位和同幅值运行，如果各逆变模块输出电压幅值或相位不一致，各模块之间会产生有功环流和无功环流。另外，即使各模块同频率、同相位、同幅值运行