基于粒子群和16控制区的无功电压优化控制技术及其应用

无功电压控制是电力系统可靠运行的关键问题,对提高电压质量具有重要作用。通过无功电压控制,可降低系统有功功率和电能损耗,改善电压质量,已成为电网节能减排的重要手段。本文对粒子群算法进行了研究和改进,克服了传统粒子群算法精度不高,易陷入局部最优的缺点,建立了以网损最小为目标函数的电网无功电压优化控制数学模型。从分区划分、无功功率或功率因数的限值和控制策略等三个方面,对传统无功电压控制9区域图改进为16区,提出基于规则的分区控制电压校正控制方法。对西安东郊地区电网进行了电压无功控制的仿真计算,结果表明本文方法可行、有效。     

基于DSP控制的电网无功电压分区动态检测方法研究

电网架构不合理会造成无用功过剩或容性无功补偿不足,从而导致电压偏高超过范围上限。DSP能够处理数字信号,提高控制和补偿的实时性。因此,基于DSP控制能够对电网无功电压分区进行动态监测,保证电网安全稳定运行。建立无功电压补偿模型,设计DSP电压信号采集范围和转换处理,从而实现基于DSP的电网无功电压补偿控制。设定无功电压控制分区,动态检测无功电压分区调压效果,以满足电气负荷的无功需求。实验验证和对比测试证明,提出的检测方法能够有效提高电压水平的稳定性,具有一定的有效性。     

基于电压稳定临界状态分区的无功源配置

为解决无功功率不能远距离传输的问题,提出了在大电网电压稳定分区的基础上合理地配置无功源。首先,将分区点设定为电压稳定临界状态点,采用聚类分析的方法计算分区结果。然后,利用节点的无功裕度在电网拓扑中的分布,将各分区内无功裕度最小的节点作为无功源配置点。最后,采用Matlab软件对IEEE30节点系统进行了仿真,分别将所提方法与＂未分区、直接按照无功裕度大小配置＂的方法作比较。结果表明,该方法在应对临界状态时系统的无功控制更加可靠,故其对于提高系统电压的稳定性效果更好。     

基于Shapley公理的耗散功率转归分量的网损分摊方法研究

针对电力市场中市场成员公平、合理地分摊电网损耗的问题,对电网损耗分摊方法进行了研究,根据博弈论中的Shapley公理和Shapley值的理论,推导出电网耗散功率转归分量的解析式,并结合潮流追踪理论,提出了一种基于耗散功率转归分量和潮流追踪相结合的损耗分摊新方法。先利用支路耗散功率转归分量理论,将所有支路的耗散功率转归给等值电网中的节点电流源,再运用潮流追踪理论,将转归给节点电流源的损耗功率分摊给实际电网中的所有交易成员,最后利用IEEE4节点系统对该方法进行了仿真计算。研究结果表明,该方法不仅满足电路定律、并计及有功和无功潮流的交叉耦合,使电网中所有电源和负荷都参与了损耗分摊,具有公平、合理、易于实现的特性。     

含无功电流注入的光伏低电压穿越策略研究

针对光伏系统低电压穿越问题,为保证光伏在一定时间内不脱网连续运行且向电网提供无功电流,对光伏并网逆变器控制策略进行了研究。在考虑逆变器电流限制的情况下,提出了一种根据电压跌落情况向电网注入无功电流的低电压穿越策略。该策略在电压跌落不严重情况下,保持光伏有功功率输出不变,尽量提供无功功率;在电压跌落较严重情况下,光伏不输出有功功率,全部输出无功功率。同时在电网不对称故障下,引入了负序控制消除由负序分量引起的有功功率波动,并推导出了最大无功功率设定值计算公式。在PSCAD仿真环境下,验证了控制策略的合理性和有效性。研究结果表明,该控制策略能根据电压跌落情况充分利用光伏对有功功率和无功功率的控制能力,在一定情况下保证有功功率输出又能最大限度地提供无功功率,有助于并网点电压的恢复。     

地区电网无功电压运行评价与预警研究

随着电网对电压无功控制要求的逐步提高,对电网的无功电压运行进行评价与预警具有重要意义。现从无功电压安全分析、片区分析、AVC设备动作情况分析、AVC指令的正确性校验几方面对地区电网的无功电压控制进行评估,并对电压合格率较低的母线、动作比较频繁的主变或电容器进行预警,避免由于设备误动引起的电网电压的波动,从而提高电网运行的稳定性。     

基于网络分析的发电机无功优化研究

为解决发电机无功优化的问题,提出了一种具有概念清晰、计算便捷等特点的基于网络分析的发电机无功优化方法。该方法的实现过程包括,首先利用节点功率平衡的关系以及支路电压损耗的关系,得到了各节点电压以及支路无功潮流对除平衡节点以外的发电机节点无功出力以及平衡节点电压的近似灵敏度;其次,根据基于无功潮流追踪的网损分摊方法,将有功网损分摊到各发电机节点,且按照网损分摊的大小选取了发电机无功优化点;然后,通过各支路潮流以及节点电压,建立了近似的网损优化模型,且计算得到了发电机无功优化点的优化量;最后,用IEEE39节点系统验证了所提方法的有效性以及可行性。研究结果表明,所采取的措施能同时改善无功功率分布以及电压水平,具有一定的实用价值。     

一种面向智能电网的分布式电压控制方法

针对智能电网电压稳定控制速度慢和调节量大的问题,提出了一种分布式电压控制方法.首先基于仿射传播聚类,结合余弦相似性度量对电网进行分区;区域内利用电压灵敏度选取控制节点,通过分段线性化求解电压控制方案;区域间由控制中心汇总各区域电压控制方案,协调优化总体电压控制量.实验结果表明,该方法能够有效实现不稳定负荷节点的电压调节,控制速度较快,电压调节量较小.     

电网调度自动化中无功电压改进探讨

在阐述电网调度自动化中无功电压改进目的与意义的基础上,介绍了无功系统实际运行中存在的问题及解决方法,最后提出了如何实现电网调度自动化中无功电压的改进,具有重要的借鉴意义。     

基于矩阵摄动的谱聚类算法确定电网最优分区数的研究

针对电压控制的电网分区数量难以确定和分区易发生改变的问题,提出了一种基于矩阵摄动的谱聚类方法。该方法在谱聚类算法上,通过电气距离构造网络的Lapiacian矩阵,利用其特征根变化量确定分区数量,最后使用K-means聚类算法对电网进行分区。在IEEE14节点的仿真系统下,该方法与原有分区的分区数和分区结果相同。在IEEE39节点的测试系统下,该方法的空间电气距离和节点联系紧密度具有一定的鲁棒性;通过蒙特卡洛随机模拟,在扰动较小的情况下,该方法的分区数保持不变,而在较大扰动下,分区数可能会发生改变,但变化的概率很小。     

微网并网控制策略的研究

微网(MG)作为智能电网重要组成部分,目前在控制方面还存在一些问题,特别是微网的解列和并网控制。针对并网过程对微网和主电网电能质量的影响,通过研究电网中的频率和功率特性关系,对微网并网过程中的功率流动进行了详细的分析。最后使用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC对并网过程进行了仿真,通过比较最佳并网时刻前后的不同并网过程,分析了其频率和功率变化的不同。研究结果表明,微网和主电网电压相对相位的不同对并网过程的电能质量有很大的影响。     

TSC无功补偿控制策略研究及仿真分析

针对工厂中负载功率因数较低、电网向负载传输的无功功率较大,而导致电网电能损耗增大,电网电压不稳定的问题,对TSC动态无功补偿的原理和传统控制策略的弊端进行了研究,对基本控制策略、九域图控制策略、模糊控制策略进行了归纳,提出了一种基于模糊控制的改进型九域图无功补偿模糊控制策略,利用Matlab构建仿真模型,对用电负荷大小和功率因数发生突变时改进型控制策略的实时监测和控制性能进行了仿真。研究结果表明,以晶闸管投切电容器作为无功补偿方式的改进型无功补偿控制策略能实时快速地监测电网状态变化,并精准完成电容器投切动作,电网参数在一个电压周期内调整完毕并趋于稳定,功率因数波动幅度小,无过补偿,无投切振荡,系统反应迅速灵敏。     

基于ASP.Net的电网事故处理辅助决策系统

为解决电力调度员在使用传统的离线分析决策方法处理事故时“整体速度偏慢、过程用时较长且处理方案不够完善”等问题,将ASP.Net技术应用到开发电网事故处理辅助决策系统中.开展了各类电力设备故障时处理方法的分析,以优化的处理方案为基础,利用数据库与网络拓扑原理,建立了事故分析及处理在线辅助决策系统,明确了事故处理时变电站与调度室之间的关系,规范了事故信息报送格式,具有较高的可维护性、可扩展性和安全性.结果表明,辅助系统给电力调度员提供了良好的技术支持,事故决策方案更成熟准确,整个事故处理恢复送电过程所需时间明显缩短,比较系统使用前后情况,发现平均事故处理时间缩短了15％,具有较高的应用价值.目前,该方案已在宁波电网内各变电站及地调系统中投入使用.     

双馈风电机组高电压穿越技术研究及测试研究

针对风电机组高电压穿越的问题,对双馈风电机组高电压穿越技术进行了模型仿真分析与现场测试验证。首先,对国内外主流电网运营商对高电压穿越的标准规范要求与技术指标进行了介绍;接着,根据双馈风电机组的特点,电网电压骤升故障对风机系统产生的危害进行了分析;然后,以WD100-2000型双馈风电机组为例,在Matlab/Simulink环境下建立了整机仿真模型,对电网电压骤升故障下双馈风电机组的动态特性进行了仿真分析。最后,联合中国电科院在张北现场进行了国内首次真正意义上的高电压穿越测试。仿真及现场测试结果均表明,机组能够顺利通过所有工况的高电压穿越测试,已经完全具备高电压穿越功能,对风电机组高电压穿越技术的研究及完善国内并网规则具有十分重要的意义。     

互联电网联络线功率控制与全过程仿真技术

互联电网联络线是电网的薄弱环节,联络线连锁开断是引发大停电事故的主要原因,联络线功率控制是保证互联电网安全运行的关键技术。笔者建立了联络线功率波动和振荡的理论,提出了电网主导失稳模式的辨识方法,研发了"毫秒级-秒级-分钟级"多时间尺度电力系统全过程动态仿真软件,建立了互联电网动态过程安全防御技术体系,提升了对关键输电断面联络线连锁开断、电压失稳的有效防御,实现数十分钟乃至数小时动态过程的准确仿真。研究成果应用于我国34个省级及区域电网的规划调度运行,大幅提升了互联电网动态过程安全防御能力,为我国电网安全稳定运行提供了技术保障,使电网安全达到世界最高水平。     

大功率直驱风力发电系统直流侧电压复合控制策略

在开发大功率直驱型风力发电双脉宽调制（PWM）变流器的过程中,为有效抑制由于电机侧有功功率及电网电压的突变而导致的直流侧电压的大幅波动,提出了一种闭环控制与前馈控制相结合的直流侧电压复合控制策略,即在电流控制环中引入机侧有功功率和电网电压前馈控制。仿真实验有效验证了该方法的可行性。研究结果表明,这种控制策略与传统单纯的直流侧电压闭环控制相比,有更快的响应速度和更强的抗扰性能,有效地提高了系统的鲁棒性。     

一种低压有源电力滤波器设计

面向电网谐波的治理,研发了一种基于瞬时无功功率理论的有源电力滤波器。采用TMS320F2812作为控制核心,使用IGBT作为开关器件,通过产生与负载谐波电流次数相等、幅值相等但相位相反的补偿电流注入电网,降低电网侧的谐波含量,并减少谐波源负载对相邻设备的高频电磁干扰,同时补偿一定的无功功率。配电系统实测表明,所研发的基于瞬时无功功率理论的有源电力滤波器投运后,大幅度减少了配电系统中的谐波含量,并有效修正了电压波形。     

基于ARM7电网无功补偿的研究

为解决电力系统因消耗过多无功功率而导致电网线路负担增大和运行效率降低的问题,该文根据电网末端电压值的大小计算出需要补偿无功功率的原理,设计了一套基于ARM7微控制器的无功补偿装置,可实时监控电网功率因数,采用PID控制方式精确计算无功功率,运用编码投切电容器进行无功补偿,用LCD12864显示屏显示相关数据,从而有效提高电压稳定性,改善了电压质量,减轻了电网线路负担,降低了输送功率损耗。     

地铁混合储能系统及其功率动态分配控制方法

针对城市地铁制动能量瞬时大功率、短时大能量等引起的牵引网电压安全问题,提出采用超级电容-锂电池组成双DC/DC架构的混合储能系统进行制动能量吸收。通过引入制动电阻辅助分流,研究采用电压分级的方法实现混合储能系统中超级电容、锂电池以及制动电阻的启停控制;同时根据一阶低通滤波法以及基于超级电容荷电状态的动态滤波常数调整方法,优化超级电容组和锂电池组的输出功率,并在MATLAB中搭建了仿真模型。仿真结果表明该控制方法可以有效抑制牵引网电压的波动,同时提高了混合储能系统整体性能和性价比。     

基于缩短故障定位及抢修时间的决策方法研究

电网故障定位及抢修对电力系统来说一项极为艰巨的任务，为了有效提高电网供电可靠性，需要提高故障定位及抢修的时间及效率。本文以影响电网故障抢修的几方面因素为出发点，通过对影响电网故障抢修的主要因素进行分析，提出了相关电网故障定位及抢修时间的主要技术手段，并提出了基于故障行波传输路径及分支判定矩阵的电网故障定位方法，并通过以某城市实际电网系统的真实故障为例进行计算，根据本文提出方法计算获得的故障定位结果与实际相差较小，验证了本文所提方法的有效性及可行性。