孤岛与并网模式下微电网最低惯量需求评估

伴随高密度分布式电源接入,微电网惯量水平持续下降,频率稳定问题显著。微电网的频率稳定性与其惯量水平密切相关,为此,该文引入微电网最低惯量需求概念,作为判断惯量缺额和充裕度的基本标准,协助微电网调度人员合理安排运行方式。在深入分析微电网惯量特征和频率特性的基础上,给出微电网最低惯量需求的定义,并探讨微电网惯量需求的影响因素。进而,综合考虑负荷需求响应和分布式电源、储能虚拟惯量和一次调频作用,建立确保微电网分别在孤岛和并网模式下保持频率稳定的最低惯量需求评估模型,并设计了优化求解方法。基于IEEE 13节点微电网开展算例分析,测试结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

面向频率稳定提升的虚拟同步化微电网惯量阻尼参数优化设计

为了解决电力电子化微电网惯性小、频率稳定性弱的问题,该文采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术来提升微电网的稳定性。VSG能够模拟传统同步发电机的惯量和阻尼等特性,为系统提供惯量和阻尼支撑。首先建立含虚拟同步发电机的微电网模型,然后研究VSG的虚拟惯量和虚拟阻尼对频率稳定的影响,并提出面向频率稳定的虚拟同步化微电网虚拟惯量和虚拟阻尼参数优化设计方法来提升系统的频率稳定性,最后以3机9节点的虚拟同步化微电网系统为例验证该文方法的有效性。     

基于特征值分析的DFIG风电机组在微电网中的频率控制策略研究

随着电力电子技术的发展,变速恒频DFIG风电机组可通过虚拟惯量控制和超速控制减载运行参与电网频率调整。针对含DFIG风电机组的风光柴中压微电网,采用特征值分析方法,分析DFIG风电机组虚拟惯量控制、超速控制和柴油机调速器控制参数变化时微电网的特征值轨迹,找出反映微电网频率响应特性的典型特征值。并通过分析不同虚拟惯量控制和超速控制参数对应的典型特征值变化轨迹,判断微电网频率稳定性的变化,得到虚拟惯量控制和超速控制参数合理选取范围。为改善频率控制参数选取过大产生的频率振荡问题,进一步改进DFIG风电机组有功功率控制系统PI控制参数,从而在改善微电网频率动态响应特性的基础上提高了微电网小干扰稳定性。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中搭建微电网模型,通过动态时域仿真验证所提方法对提高微电网频率稳定性和小干扰稳定性的有效性。     

基于协同惯量控制的双馈风机并网系统稳定性分析

双馈风力发电机由于其运行特性,失去了一定类似同步发电机的惯性响应能力,导致双馈风力发电机大规模并网之后,电力系统惯性响应能力降低。若系统受到扰动,有时不能够维持频率在允许的范围内变动,将会对含风电的电力系统稳定性造成不同程度的影响。文章推导了采用定子磁链定向矢量控制的双馈风力发电机的惯量控制模型,提出一种基于虚拟惯量控制和转子转速控制的协同控制策略,在Matlab/Simulink中建立虚拟惯量控制模块及转子转速控制模块,仿真分析协同惯量控制下双馈风力发电机并网系统惯性响应的影响以及该控制策略对惯量支撑、系统频率的影响。仿真结果表明,不同工况下,协同惯量控制可为风电并网系统提供一定惯量支撑,在有效防止系统频率深度跌落的同时提升了系统的稳定性。研究结果可为实际工程提供理论指导。     

基于双馈感应风力发电机虚拟惯量和桨距角联合控制的风光柴微电网动态频率控制

微电网孤岛模式下的频率稳定性是微电网安全稳定运行的重要保证。为提高微电网频率动态特性,通过在双馈感应风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)中加入虚拟惯量控制环节,增加微电网惯性,释放转子中储存的部分动能为微电网频率提供动态支持;为解决虚拟惯性控制环节加入后转子转速恢复过程中DFIG的有功功率跌落问题,采用桨距角控制,在频率跌落时释放DFIG备用功率,从而弥补转速恢复过程的功率跌落,并减小电网的稳态频率偏差。结合DFIG虚拟惯量特性和桨距角控制,配合柴油机的一次调频功能,有效抑制了负荷变化引起的微电网频率波动。最后在DIgSILENT PowerFactory仿真软件中建立含柴油发电机、光伏电池、DFIG的微电网控制模型,验证了所提策略的有效性。     

虚拟同步发电机的转子惯量自适应控制方法

近年来,微电网作为一种可再生能源接入电网的有效载体,已受到越来越多的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网和输出电能,然而传统的逆变器控制算法只考虑快速响应,并没有类似同步发电机的惯性特征,因而对电网冲击较大。针对该问题,在总结了虚拟同步发电机(VSG)支撑微电网稳定运行控制策略的基础上,结合同步发电机的功角曲线和转子惯量的物理意义,提出了一种自适应虚拟转子惯量的VSG控制算法,并通过对分布式电源小信号模型的分析,确定了自适应惯量系数的选取原则。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真工具,分别在并网和离网运行模式下验证了所提算法的有效性。     

计及并离网频率约束的微电网容量优化配置方法

在新能源渗透率不断提升的背景下,微电网出现低惯量、弱阻尼的现象。现有研究主要通过改进控制策略、优化调度来提升微电网调频能力,但前提是微电网本身具有足够的调频容量。针对此问题,在微电网规划阶段加入并网和离网模式频率约束,建立混合整数线性容量优化模型。首先,对微电网内多种调频资源进行建模,构建综合频率响应模型并推导频率约束。其次,采用改进的自适应线性化方法将频率约束线性化并嵌入到模型中。最后,使用Gurobi求解器在多个微电网算例中进行验证分析,结果表明所提出的微电网容量优化配置模型能够在保证系统并网和离网频率稳定的同时达到最低的投建与运行成本。     

基于可变系数的双馈风机虚拟惯量与超速控制协调的风光柴微电网频率调节技术

为了提高风光柴微电网孤岛运行时的频率稳定性,将变速恒频双馈感应风力发电机(DFIG)和柴油机作为调频电源,通过DFIG的虚拟惯量、转速和桨距角的协调控制与柴油机的一次调频相配合,共同抑制负荷波动和风速变化引起的微电网频率变化。低于额定风速时,DFIG采用虚拟惯量控制和超速控制;高于额定风速时,采用虚拟惯量控制和自动桨距角控制。以此弥补虚拟惯量控制作用时转速恢复过程的功率跌落问题,并为微网提供持久的功率支撑。为保证此调频策略在时变风速中的有效性,通过不同风速下的参数分析制定了DFIG的虚拟惯量控制系数曲线与功频静特性系数曲线,实现了可变系数控制。并在DIgSILENT PowerFactory软件平台上搭建了包含柴油机、DFIG、光伏电池的微电网模型,验证了此策略的有效性。     

虚拟同步发电机并网运行适应性分析及探讨

虚拟同步发电机(VSG)技术可使新能源发电设备具有与同步机类似的频率和电压支撑能力,因此得到广泛关注。目前相关研究主要关注VSG本体模型及控制策略,同时工程应用场景主要为微电网。从大容量并网新能源VSG示范工程建设中遇到的难点出发,结合目前新能源发展中遇到的相关技术问题,将VSG并网后在复杂电网工况下的安全高效运行概括为VSG的并网适应性问题,包括并网稳定、故障穿越和风电VSG转子惯量支撑。对于并网适应性问题,分别总结和梳理了已有研究成果和局限性,针对性地介绍了相关研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。     

频率扰动下虚拟同步电机控制型分布式电源自适应惯性控制策略

逆变型分布式电源作为分布式电源并网的主要形式,其控制精确且响应迅速,但因缺少惯性,面对外界频率扰动时动态调节能力不足。随着分布式电源渗透率逐渐提高,系统扰动时这种不足对配电网稳定运行的影响越来越严重。为解决这一问题,以虚拟同步发电机控制原理为基础,提出一种自适应惯性频率控制策略,在受到频率扰动后根据频率波动范围自适应调节虚拟惯量,提高逆变型分布式电源在上级系统频率扰动时的动态调节特性以及运行稳定性。基于虚拟同步电机三层控制策略,建立以并网公共母线角频率波动为输入、微电源角频率偏差为输出的传递函数模型,研究外界频率干扰时虚拟惯量对微电源输出频率特性与稳定性的影响机理;根据机理分析结果以及储能配置约束,提出自适应惯量上下限以及控制灵敏因子的选取方法。基于PSCAD/EMTDC建立虚拟同步电机控制型光储系统仿真模型,验证配电网不同类型频率扰动下自适应惯性控制型微电源的稳定性与响应能力。与固定惯量对比,所提控制策略兼顾超调量小和响应迅速的特点,控制效果良好。     

基于电力网络一次调频动态模型建立及仿真

传统一次调频(PFR)模型忽略网络和电厂炉侧主蒸汽压力约束;不计主蒸汽压力对发电机出力影响,认为发电机功率-频率响应是线性关系。充分考虑锅炉、汽机、负荷、电网之间相互配合和制约关系,考虑发电机频率响应的非线性因素并建立了基于实际电力网络的PFR动态模型。该模型可用于分析电力网络各环节PFR动态响应对频率稳定的贡献,体现发电机、负荷和电网动态PFR综合能力。通过对IEEE 30节点系统进行仿真,分析了网络、炉侧对PFR的影响、约束对PFR的影响和线路跳线故障,并得出结论:当机组运行在上限、限载或部分机组没有并入PFR都会使电网的PFR能力下降;系统管理者应正确管理PFR服务,加强参数管理,合理调度潮流,使机组尽量不在接近约束的情况下运行,确保机组在需要时能释放出PFR容量抑制频偏;频偏出现后,系统管理者应合理调度二次调频(SFR)使频率尽快返回基值,并使系统整体PFR能力得到恢复。     

NI立足测试测量，助力5G

The SI “second” is realized by caesium primary frequency standards (PFSs) using laser cooled atoms in a fountain configuration. Four sub systems and operation procedure of the NTSC-F1 primary frequency standard are introduced in the paper. The frequency stability of NTSC-F1 is 3.0×10-13/τ-1/2 compared to hydrogen maser. Four terms of frequency shift and uncertainty including second order Zeeman frequency shift, cold collision shift, gravity shift and blackbody shift are evaluated. The improvement of NTSC-F1 is introduced.     

南方电网特殊时段频率控制

研究了南方电网近两年特殊时段出现的系统频率大幅频繁波动现象.指出特殊时段负荷异常变化及电网二次调频控制策略设置不合理是导致频率频繁波动的原因.提出合理分配水火电一次调频备用、有针对性设置二次调频控制参数、加入人工干预以及控制各控制区送受电网损偏差共4项应对特殊时段频率波动的控制措施.实践结果证明,提出的控制措施可有效抑...     

中压变频器在潜油电泵井的应用

目前油田潜油电泵基本都采用工频起动、工频运行的控制方式,造成电泵使用寿命很短,需要频繁作业,增加采油成本。中压变频器在潜油电泵井的应用开发满足了油田需要,为油田的高产、稳产、可持续发展提供了可靠的保障。     

不同类型机组一次调频性能分析

通过研究发电机组一次调频评价和考核办法,总结了其主要方法和特点,结合多年来持续开展的不同类型机组一次调频性能分析和优化工作,重点分析总结了目前上海电网不同类型发电机组实际的调频性能和特点,指出了实际一次调频考核时的办法与发电机组真实调频能力之间存在的问题或有待进一步完善的地方,希望对维护和持续改善上海电网一次调频性能起到参考作用。     

外场环境下频率测量系统的设计

提出在外场使用环境下的频率测量系统的设计方法,用于外场复杂测试环境,设计满足机动化、一体化测量要求。系统采用连续采样的频差倍增法,采用双平衡混频器实现混频模块、滤波电路,提高测量分辨能力,根据GPIB接口特点,采用D7210C和75160BN,75161BN芯片实现计算机与仪器与测量仪器间的双向、异步、准确可靠的数据通信任务,编写软件,采用自动化测量方式,完成外场环境下原子频标的频率测量。通过对实验室和外场的比对试验数据得出系统满足测试要求,设计的系统1s比对不确定度指标达到4×10E-13。     

基于DDS的软件变频控制

分析了采用分频方法实现变频控制的频率分辨率及精度,介绍了基于DDS的软件变频控制工作原理及实现方法,并分析了这种方案对变频控制性能的改善。     

电力系统动态频率分析与应用研究综述

总结了动态频率定义和分类,剖析了电力工业对频率动态行为分析的需求,分析比较了全状态模型、等值单机模型以及人工智能等各类动态频率计算方法的特点和适用范围,强调了动态频率仿真计算中需特别注意的各种模型因素,综述了暂态频率偏移安全性、频率稳定性评估理论的进展,总结了广域动态频率信息的应用现状,提出了动态频率领域亟需研究的若干问题。     

高压变频器供电回路保护配置设计

高压变频器在火力发电厂的应用已经非常普及,但是由于市场上没有工频变频自适应保护装置,导致了高压电动机变频器供电回路的保护配置不完善。本文针对目前存在的情况,研究分析高压电动机在配置变频器后的供电回路的保护配置设计和应用情况,提出电厂高压变频器几种典型供电回路保护配置方案,供设计人员参考,提高设计质量和效率。     

计及负频率影响的频谱分析方法及研究进展

实信号经过傅里叶变换后有一半频谱是负频率成分,着重分析了负频率成分对频谱中极低频、极高频等极端频率信号频谱的干涉影响并给出了典型工程示例.仿真分析结果表明,由于负频率成分影响,对于极端频率信号的参数估计,即使采用现有离散频谱校正方法也存在着较大的误差.鉴于开展针对极端频率信号的频谱分析与校正方法研究具有重要的理论意义和...