不同控制条件下的全局电网无功电压闭环控制仿真

结合工程实践,建立了网省地全局电网闭环控制仿真系统。介绍该仿真系统的数据流程及功能框图,使用单断面仿真和连续断面仿真两种方式模拟了无控制、独立控制、协调控制等不同控制条件下的电网运行状态变化,研究分析不同的控制条件对系统网损、电压稳定裕度、联络关口无功等指标的影响。仿真结果表明:通过对各级自动电压控制系统控制目标和控制行为的协同,可有效避免控制振荡,消除网间不合理的无功流动。     

山西电网安全稳定实时预警协调防御系统成功投运

山西电网安全稳定实时预警协调防御系统日前成功投运。通过构建“电网实时监视-扰动识别及告警-稳定分析评估及辅助决策-实时紧急控制及安自装置离线策略校核-第三道防线校核”一体化监控平台,统一了电网全过程分析的仿真计算模型和参数,实现了电网在线安全稳定分析评估、调度操作前模拟潮流计算及暂态仿真,以及离线方式仿真计算,为电网调度、运行方式安排、网架建设提供了先进的监控及计算分析手段。     

考虑局域攻击的电网风险评估与薄弱区域识别研究

建立了基于拓展直流潮流的电网连锁故障仿真模型以模拟电网在攻击下的演化过程。该模型计及发电机与负荷频率调节特性、调度控制特性,并以元件运行可靠性模型来模拟支路过载保护、发电机频率保护。运用此模型对电网进行局域随机攻击,依据仿真结果进行风险评估并定义指标以辨识脆弱元件。在IEEE39节点系统上进行算例仿真,计算结果对电网安全运行有一定指导意义。     

基于AVC系统的省地电网关口无功功率协调控制方法

定量评估省级电网的无功调控能力以确定关口无功功率控制范围,是大电网自动电压控制(automatic voltage control,AVC)的关键。基于电网分层解耦的理念,首先给出了平均协调功率因数限值(average coordination power factor limits,ACPF)的定义来评价省级电网的无功承受极限,并求解ACPF的优化数学模型,得到ACPF与省级电网下送负荷水平的相关性曲线;接着根据各500 kV变电站负荷的差异性,近似线性化计算上游关口协调功率因数限值,并以其为约束条件建立下游关口协调功率因数下限值的计算模型及其快速估算方法,实现AVC系统参数的动态整定;最后给出了AVC系统省地协调的关口无功功率控制实现方法。应用到广东某区域电网的仿真结果表明,所提的方法在节能降损、提升电压质量、提高省级电网电压无功安全裕度以及挖掘片区变电容量等方面优势更加明显。     

考虑系统运行方式的江苏电网过江断面概率潮流实证分析

概率潮流计算为电力规划中分析电力系统中不确定因素对电网运行安全性与经济性影响提供了有效工具,现有的概率潮流计算中,仅考虑到负荷的不确定性,而往往忽略系统调度运行对潮流的控制作用,因而难以反映实际潮流的概率分布。基于运行模拟评估了江苏电网2020年500 kV电网过江断面概率潮流,分别建立了时序负荷模型、间歇性能源随机运行模拟、检修计划模型以及考虑线路潮流约束的机组组合模型,通过对系统逐日运行模拟得到线路时序潮流,进而通过统计得到概率潮流。提出的方法相对于传统概率潮流模型而言,更详细地考虑了机组发电计划以及系统运行对线路潮流的影响,为规划层面评价电网的安全性与经济性提供了有力支撑。     

全局电压无功优化控制系统在廊坊供电公司的应用

地区电网全局电压无功优化控制系统是以提高电压合格率、降低网损为目标,从全局角度对地区电网进行优化,得到变压器分接头档位升降以及并联补偿电容投切方案。该系统采用了电网的实际结构参数和运行参数进行潮流的仿真计算,充分结合电网实际,对地区电网进行全局优化控制,并巧妙地将理论分析数据与实际监控数据进行综合考虑,取得了比较好的效果。     

全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法

随着传统配电网向含大量分布式电源的主动配电网转变,输电网、配电网电压稳定评估已不再适宜各自独立计算。基于输电网、配电网分属于不同控制中心调控,提出一种全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法。该方法分为两阶段：阶段1中采用输配电网主从分裂分布式潮流工具在系统要求最小负荷裕度值的工况下进行各预想故障的潮流计算,采用最优乘子法筛选出潮流不可解的严重故障;阶段2中采用基于输配电网分布式连续潮流的步长加速二次曲线拟合方法计算严重故障的负荷裕度并进行排序。由1个IEEE 118节点输电网和2个IEEE 33节点配电网组成的全局输配系统的仿真算例表明所提方法能够快速可靠地实现全局输配电网电压稳定故障筛选与排序。     

智能电网背景下的节点类型扩展潮流计算

随着智能电网的建设,大规模新能源机组并网运行,使电力系统运行更加复杂,对电网的稳定性提出更高的要求。先导节点的选择及其电压的控制是电力系统稳定性研究的重要方面,节点类型和状态变量扩展潮流计算能为经济调度、参数整定、在线分析估计等提供更全面可靠的参考。以此为目的,建立了一种拓展潮流计算模型。提出通过标准粒子群优化算法在电压控制分区中选择先导节点。提出含P、PV、PQ、PQV、Vθ等多节点类型及拓展变量的潮流计算模型,计及发电机机端电势变量,将已选中枢点设为PQV节点,选择等量的发电机组为P节点。利用IEEE 39节点输电网络选择先导节点和潮流计算仿真,结果验证了该模型的有效性。常规潮流模型与该模型仿真比较表明该模型在今后智能电网背景下离线和在线实时潮流计算中将有很好的应用前景。     

考虑定功率-定关断角方式的交直流协调三级电压控制方法

在送-受端定功率-定关断角(CP-CEA)的直流控制方式下,两侧换流站调压控制的相互耦合会导致交直流系统自动电压控制(AVC)不协调情况下的额外动作问题更突出。为此,文中提出了考虑CP-CEA方式的交直流协调三级电压控制方法。在常规交流系统三级电压控制模型的基础上,新模型增加了直流线路有功损耗目标、送-受端换流关口无功的控制死区约束以及直流电压和触发角的安全运行约束,从而实现了受端交流系统三级电压控制对直流系统的协调作用。以IEEE 39节点修正系统和实际河南电网为例,仿真验证了所建模型的有效性。仿真结果表明,所提方法不仅可以避免因交流系统潮流波动引起的换流站离散调压设备动作,而且能有效降低交直流系统有功损耗。     

基于PSCAD/EMTDC的微电网永磁直驱风力发电系统建模与仿真研究

阐述了微电网中永磁直驱风力发电机组的工作原理,应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,设计了一套并网运行的永磁直驱风力发电系统,该系统包括了具有定叶尖速比控制功能的永磁直驱风力发电机原动机模型,和基于非交互式电网跟随控制策略的电压前馈控制逆变系统模型。最后,建立了4种不同的风速模型来模拟永磁直驱风力发电系统的运行特性,通过对定直流电压控制模块接入前后仿真波形的对比,对该仿真系统进行了校核和验证,为下一步建立微网孤网运行和孤网与并网互为切换的整体仿真系统,以及探讨实际工程中分布式微源对系统的潮流影响奠定了基础。     

蔡氏电路混沌系统的自适应反馈控制

针对一类简单的三维自治系统一蔡氏电路(Chau’s circuit)混沌系统，提出了一种反馈控制方法和一种自适应反馈控制方法。对于两种控制方法都利用Lyapunov原理证明了闭环系统的渐进稳定性，将提出的控制方法用于蔡氏电路混沌系统稳定于其不动点的控制。仿真结果表明，控制方法是有效的，自适应技术提高了系统的控制性能。     

一种集成车载充电器的优化直接功率控制

以九开关变换器和非对称六相电机集成车载充电器拓扑结构为研究对象，研究了一种在充电模式下优化的预测直接功率控制策略。该控制策略运用滑模控制方法追踪参考直流电压并给定参考有功功率，采用拉格朗日插值法预测模型功率，计算下一采样周期的有功功率和无功功率，结合矢量脉宽调制（SVPWM）技术实现功率开关控制。在MATLAB/Simulink环境中搭建系统模型，仿真结果表明，该方法能够实现单位功率因数下的稳定运行，能够有效降低交流侧电流总谐波失真（THD），改善系统的动态和稳态性能。     

分布式电源联合供电分层控制策略研究

为改善光伏发电系统供电不稳定性,本文以光伏电池为供电主体、直流源和锂离子蓄电池为补充单元,设计了一种小功率联合供电系统。在微电网分层控制的基础上提出了更适于系统优化运行的控制方法,并设计了中央控制器以及底层控制器。在MATLAB仿真环境下搭建了完整的联合供电系统仿真模型并在不同工况条件下进行了仿真研究,结果显示随着工况条件不断变化,系统总能够快速响应,合理分配功率分布,完成实时控制,充分验证了控制策略的正确性以及系统供电的智能化与稳定性。     

Use of the homotopy method for excitation control of generators for multimachine power system

It is important to consider the stabilization problem for a large-scale power system. This paper uses a dynamic compensator based on observer theory such that desired poles are placed for a closed-loop multimachine power system. Since the system dimension is large, it is difficult to apply a conventional dynamic compensator method to an excitation control problem for a multimachine power system. The homotopy method is introduced to solve fundamental nonlinear equations which are required for observer synthesis. To show the effectiveness of the proposed method an excitation control of generators for a multimachine power system is considered. From the simulation result, it is shown that the present method is useful in stabilizing a multimachine power system.     

A control approach for the operation of DG units under variations of interfacing impedance in grid-connected mode

Voltage source converter (VSC) can be considered as the heart of interfacing system for the integration of Distributed Generation (DG) sources into the power grid. Several control methods have been proposed for integration of DG sources into the power grid, and injection of high quality power. However, the converter-based DG interface is subjected to the unexpected uncertainties, which highly influence performance of control loop of DG unit and operation of interfaced converter. The interfacing impedance seen by interfaced VSC may considerably vary in power grid, and the stability of interfaced converter is highly sensitive to the impacts of this impedance changes; then, DG unit cannot inject appropriate currents. To deal with the instability problem, a control method based on fractional order active sliding mode is proposed in this paper, which is less sensitive to variations of interfacing impedance. A fractional sliding surface, which demonstrates the desired dynamics of system is developed and then, the controller is designed in two phases as sliding and reaching phases to keep the control loop stable. Stability issues of the control method are discussed in details and the conditions in which the proposed model works in a stable operating mode is defined. The proposed control method takes a role to provide high quality power injection and ensures precise references tracking and fast response despite such uncertainties. Theoretical analyses and simulation results are established to confirm the performance and feasibility of the proposed control method in DG technology.     

基于预测模型的STATCOM功率控制策略建模与仿真

将基于预测模型的功率控制策略(Predictive power control,PPC)应用于静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)中,来解决传统直接功率控制策略中存在的功率脉动过大、开关频率不固定等问题。在分析STATCOM基本结构的基础上,结合实际数字处理系统离散运行的特点,推导出STATCOM系统的功率预测方程,构建一个使k+1采样点功率跟踪误差最小为目标的占空比求取函数,然后利用SVPWM技术调制出波形控制(Voltage source inverter,VSI),以达到系统的稳定运行。最后,使用Matlab搭建了STATCOM系统仿真模型,仿真结果表明所提PPC策略有效地抑制了系统的功率脉动、恒定系统的开关频率,同时其保留了传统DPC策略高动态响应的优异特性。     

风电场功率控制策略的研究*

风速的不稳定性和间歇性使得风电机组的输出功率具有随机性和波动性。随着风电场容量的急剧增加,导致电力系统的稳定性和电能质量受到严重影响。文中搭建了双馈风力发电机组的数学模型和控制模型,采用了磁链定向矢量控制技术和电压定向矢量控制技术,针对风电机组的功率调控能力进行了深入研究与分析,提出了双馈风力发电机组的有功和无功控制策略。仿真结果表明该控制策略是合理的、可行的。     

基于模型预测控制的光伏场站快速协同无功电压控制

为解决新能源大规模接入配电网带来的电压波动及越限问题,提出了一种针对光伏场站及静止无功发生器(static var generator, SVG)接入的配电网系统动态无功电压控制方法,以实现扰动下多无功源协同调压目标。首先,分别推导了光伏场站和SVG的无功-电压控制小信号模型。其次,通过类比等效实现了不同类型无功源电压控制模型形式的统一,并结合系统电压灵敏度关系建立了系统整体电压控制模型。在此基础上考虑系统状态变化对控制参数的影响,并计及各设备无功出力约束,设计了系统模型预测控制器。最后,基于IEEE33节点系统进行仿真,验证了在光伏出力波动和负荷投切两种情况下所提方法均能够快速、有效地抑制电压波动,为有源配电网快速电压协同控制提供了理论基础。     

一种5kHz逆变串联型高频激励融冰电源及其控制策略研究

输电线路覆冰会危害电力系统安全稳定运行,高频激励融冰作为一种新型的融冰方法,具有可在线融冰的技术发展前景。高频激励电源是该融冰技术的核心装置,文中研究了一种5kHz高频激励融冰电源。通过H桥功率单元模块串联实现大功率的输出,采用载波相移调制技术降低开关频率,增大逆变器的输出电压及功率。提出了一种在双闭环控制的基础上增加一个电压幅值外环的控制方法,有效地改善了系统的动态性能和稳定性,消除了系统静差,得到了良好的输出波形。仿真验证了高频激励电源设计及其控制方法的可行性。