超导磁储能—限流器用于提高光伏并网发电系统暂态稳定性

针对光伏并网发电系统转动惯量小,在受到不同的干扰时容易脱网运行的问题,提出了一种基于超导磁储能—限流器(superconducting magnetic energy storage-fault current limiter,SMES-FCL)装置的控制策略以提高光伏并网发电系统的暂态稳定性。SMES-FCL装置通过三相变压器串联在光伏电站与配电网间的公共耦合点,具有限流和储能的双重作用。但由于该装置具有高强度的非线性和耦合性,因此采用双闭环的滑模控制(sliding-mode control,SMC)方式控制,系统外环釆用SMC来稳定直流侧母线电压,内环采用SMC以实现电流的快速解耦。通过仿真算例分析验证了控制策略的有效性,仿真结果表明:外部增加SMES-FCL设备可以更有效地提高光伏并网发电系统的故障穿越的能力,减缓功率波动对配电网的冲击;与PI控制策略相比,所提出的SMC控制策略增强了SMES-FCL的抗扰动性。     

混合储能提高光伏低电压穿越控制策略的研究

低电压穿越(Low-Voltage Ride Through,LVRT)是影响光伏并网发电系统稳定运行的重要因素。针对这一现状,文中提出了一种混合储能(Hybrid Energy Storage System,HESS)的控制策略来解决,HESS由蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)和超导磁储能系统(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)构成。采用低通滤波的方法将不平衡功率分频,为HESS分配功率指令。当光伏并网发电系统正常运行时,HESS用于平抑功率波动。当出现短路故障时,采用无功电流注入的策略使光伏逆变器发出无功功率,此时不平衡功率仅由SMES吸收,BESS不参与运行。通过SMES与光伏逆变器的配合,顺利实现LVRT过程。所提方法能够提高光伏发电系统的低电压穿越能力,减小功率波动对电网的冲击,有一定的实际应用价值。     

平抑交直流混合配电系统功率波动的协调运行控制策略

为了平抑交直流混合配电系统电网有功功率波动,保障系统安全稳定的运行,首先对比分析了3种适用于交直流混合配电系统的拓扑结构,选择了可控性能较好的两端型拓扑结构,根据负荷需求确定了合适的电压等级;其次阐述了直流母线电压波动的平抑方法,分析研究了配电系统有功功率波动协调运行控制策略,提出了1种储能系统配合交直流混合配电系统的换流站协调运行控制策略,并进行了相关指标定义及理论分析;最后在PSCAD/EMTDC软件中建立了仿真模型,对包含储能系统协调控制的稳态模型进行了仿真;依据提出的储能系统与换流站协调运行控制策略,对交直流混合配电系统短路故障进行了对比仿真及分析。仿真结果表明:在包含大量分布式电源及储能的交直流混合配电系统中,采用储能系统与换流站协调运行控制策略,能较好地平抑系统故障状态下产生的有功功率波动;在直流母线有功功率切换频繁时,控制策略能快速响应,降低对保护设备的要求,保障系统稳定运行。该换流站储能协调运行控制策略可作为平抑交直流混合配电系统电网功率波动的工程方案。     

配电网短路故障在线监测及综合诊断研究

为了提高配电网短路故障在线监测及诊断识别能力,提出了一种配电网在线监测和短路故障的综合诊断方法.基于电压测量和电流测量的系统模型,设计了对配电网线路运行状态的在线监测装置;并通过搭建仿真模型,对线路发生不同短路故障时的运行状态进行分析和对比;最后对该在线监测装置的测量性能进行试验验证.其结果表明:该在线监测装置性能良好,能够较为准确捕捉线路运行的实时状态,并结合短路故障的综合判据能够正确识别线路所发生的故障.研究成果可为配电网短路故障在线监测及综合诊断技术提供参考.     

直流电网潮流控制与短路控制复合装置

随着高压直流输电的发展和直流电网结构的日益复杂,直流系统的潮流调节和短路故障问题日益突出。基于多端柔性直流输电系统的潮流控制和短路故障抑制技术,文中提出了一种用于直流电网的兼具直流潮流控制和短路故障切除的多功能复用装置。该装置不仅能实现潮流在线路之间的灵活控制,而且能够实现对故障电流上升速率的限制和对短路故障的切除。对一个加装了该复合装置的三端直流环网进行研究,分析该复合装置的工作原理、控制策略及运行特性。最后,在PLECS软件中搭建了仿真模型,验证了该装置及其控制策略的可行性和有效性。     

提高风电并网系统低电压穿越能力的SMES-FCL容量优化

针对SMES-FCL平抑风电输出功率波动和提高风电并网系统低电压穿越能力的磁体初始储能容量优化问题,从安全稳定运行兼顾经济性的角度对适用于双馈异步发电机并网系统的SMES-FCL配置方式进行分析。提出用于评价双馈风电系统低电压穿越能力的并网点电压偏移量指标,综合考虑经济成本建立SMES-FCL磁体容量优化的多目标模型。采用NSGA-Ⅱ算法求解得到符合研究目标的容量优化方案,并与SMES进行性能对比分析,仿真结果表明SM ES-FCL相对于SM ES可提高超导磁体经济性。     

含分布式电源的配电网保护改进方法

分布式电源(DG)接入配电网,改变了配电线路中短路电流的大小和方向,也改变了系统电网的结构.对普遍配置于配电网的三段式电流保护的正确动作将造成影响.本文是一种将传统的三段式电流保护改变为两段式电流保护,并结合通信系统的保护方法对配电网进行保护的配置.可以避免分布式电源接入系统可能造成配电线路保护误动的问题,同时,在允许分布式电源孤岛运行的方式下,当系统电源与分布式电源接入点之间的线路发生短路故障时,实现将故障从两端切除的要求.     

含分布式电源的配电网自适应电流保护

针对分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网对保护系统的影响问题,提出了一种新型的自适应电流保护的新方法。首先根据配电网系统的运行方式和拓扑结构,对保护装置背侧的DG网络进行等值变换,得到其戴维南等值模型;其后,当发生短路故障时,保护装置检测短路电流大于整定值时,先启动保护装置的启动元件,再立即向故障侧的相邻保护装置发出短路功率方向信号,同时接收对侧的短路功率方向信号,采用自适应电流整定值和通信技术相配合的方法,比较本保护装置和相邻保护装置的短路功率方向信号相同与否决定是否动作。该方案解决DG接入配电网后,原有配电网馈线电流保护的选择性、灵敏性、可靠性和保护范围都将受到严重影响的问题,保护全长线路,大大提高其安全可靠性。     

基于T型三电平变流器的超导磁储能系统及其能量成型控制策略EI北大核心CSCD

基于T型三电平拓扑的变流器结合了传统两电平和三电平变流器的优点,可以改善并提高系统的输出特性和运行效率,有效降低功率开关管的电压应力和导通损耗。超导磁储能（superconducting magnetic energy storage,SMES）系统拥有很高的功率密度,作为新型储能装置应用于电力系统是未来的必然趋势。提出了一种基于T型三电平变流器的新型SMES拓扑结构,针对其运行过程中的非线性特性进行了端口受控哈密尔顿建模,并设计了SMES基于反馈互联结构的能量成型控制策略。仿真结果表明,基于能量成型控制及T型三电平拓扑的SMES具有较小的谐波畸变率和很好的功率跟踪性能。将其应用在风力发电系统中,有效平抑了风电波动,增强了风电场的并网能力。     

基于T型三电平变流器的超导磁储能系统及其能量成型控制策略

基于T型三电平拓扑的变流器结合了传统两电平和三电平变流器的优点,可以改善并提高系统的输出特性和运行效率,有效降低功率开关管的电压应力和导通损耗。超导磁储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)系统拥有很高的功率密度,作为新型储能装置应用于电力系统是未来的必然趋势。提出了一种基于T型三电平变流器的新型SMES拓扑结构,针对其运行过程中的非线性特性进行了端口受控哈密尔顿建模,并设计了SMES基于反馈互联结构的能量成型控制策略。仿真结果表明,基于能量成型控制及T型三电平拓扑的SMES具有较小的谐波畸变率和很好的功率跟踪性能。将其应用在风力发电系统中,有效平抑了风电波动,增强了风电场的并网能力。     

基于SMES的D-STATCOM提升配电网电能质量的研究

配电网位于电力系统终端,直接面向电力用户,因此由电气设备产生的电能质量问题将直接影响配电网的安全运行。为了解决配电网中存在的电能质量问题,本文提出了基于SMES的D-STATCOM组合结构,并提出了相应的控制及优化策略。基于SMES的D-STATCOM能对配电网中的有功、无功功率进行快速补偿,从而有效地控制系统频率和母线电压。通过改进的粒子群算法对基于SMES的D-STATCOM进行参数优化,可以使负荷母线电压、功率波动以及设备成本最小化。仿真结果表明,采用SMES作为储能装置的D-STATCOM较传统的D-STATCOM在配电网中能获得更好的电能质量指标。     

Neural-network-controlled superconducting magnetic energy storage for power system stabilization

It has been clarified that a superconducting magnetic energy storage (SMES) is very effective for power system stabilization. The control methods proposed for power system stabilization by SMES are the pole assignment, the optimal control, and so on, each of which, however, has its drawbacks. This paper is concerned with the power system stabilization by neural network control of the active power of SMES. First, the optimal stabilizing control of the SMES power for the model power system is calculated for various power system operating conditions and fault conditions. Then these optimal controls are used as training data for the neural network. The neural network used is a multilayer type with a feedback from the output layer to the input layer. The trained neural network is examined by untrained operating conditions and faults.     

基于限流级差配合的城市配电网高选择性继电保护方案

为了解决供电半径短的城市配电网继电保护配合困难问题,提出了一种基于限流级差配合高选择性继电保护方案。在变电站出线断路器和联络开关配置限流保护装置,发生相间短路故障时,出线断路器限流保护装置迅速限流并与配置于馈线分段开关的保护装置实现多级级差继电保护配合;若为永久性故障,联络开关配置限流保护装置可以在限流条件下实现故障区域的隔离和健全区域恢复供电。结合实例详细论述了限流保护装置的组成和工作原理,着重论述了参数整定方法。分析结果表明:所建议的方法能够有效降低故障处理期间的短路电流水平和对设备的损害,不仅适用于架空配电网,而且也适用于电缆配电网。     

基于SMES的综合电能质量调节器及其设计

本文介绍一种基于超导储能(SMES)的综合电能质量调节装置,阐明了装置的电路结构和工作原理,通过实验验证了该装置结构和控制的有效性,分析了主电路参数的设计方法.     

配电系统中超导限流器与继电保护的配合研究

超导限流器在故障状态下具有检测和限制短路故障电流快速增长的功能,是解决短路故障电流超标问题的重要措施。分析了混合型超导限流器的运行特性,超导限流器的动作过程、恢复过程和装置参数对配电系统继电保护动作特性的影响,建立了混合型超导限流器的仿真模型,并开展了系统性的仿真试验研究。仿真结果表明,超导限流器的接入将影响继电保护装置的动作整定值和动作时限,研究结果为继电保护的整定提供了方法与理论依据。     

饱和铁心型超导限流器的暂态特性分析

随着电网规模的不断扩大,短路电流超标问题已成为制约电网负荷增长和电网发展的突出因素之一。传统的限流措施已经很难满足现代电力系统发展的需要,随着超导材料的快速发展,超导限流器这种利用新兴超导技术而研制出的快速有效的限流装置应运而生。由于饱和铁心型超导限流器拥有突出的优越性能,其被广泛应用于输电线路及配电系统中。考虑到饱和铁心型超导限流器的实际结构,提出了一种新式等效磁路法,进而可以精确、有效地分析限流器的暂态特性。等效磁路法的提出对饱和铁心型超导限流器的理论分析及实际应用都有重要的意义。     

超导储能技术在可再生能源中的应用与展望

超导储能系统直接将电磁能存储在超导磁体中,无须中间转换环节,具有响应速度快、功率密度高、效率高等优点,在可再生能源领域具有重要的应用价值。总结了超导储能系统在可再生能源领域的研究现状,将其在可再生能源应用的研究归纳为如下几个方面:解决可再生能源的波动性及其引发的频率稳定性问题,解决暂态功率失衡引发的电网稳定性问题,解决可再生能源发电设备的故障穿越问题,以及解决与其他超导电力装置协同控制问题。详细介绍了超导储能系统在这些方面应用的基本原理和实现方法,评估了其技术成熟度和经济性,介绍了其典型应用案例,指出影响其未来发展的核心关键技术,并对其未来的发展进行了展望。     

并联型短路电流限制装置参数设计与实验研究

研究并提出了一种新型并联型短路电流限制调节装置。在分析其工作原理的基础上,对系统中出现的典型电能质量问题提出了统一控制策略,综合解决无功补偿、谐波治理等问题。同时,在负载侧发生短路故障时,还能达到实现限制短路电流的控制目标。基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了并联型短路电流限制调节装置的仿真模型,并以实验室并联型短路电流限制调节装置样机为平台进行实验,仿真和实验结果均验证了所提出的主电路拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

超导—蓄电池混合储能装置接于配电网对电压稳定性的影响

建立了超导储能(SMES)-蓄电池(BESS)混合储能在电压分析中的简化数学模型。充分利用蓄电池的能量密度大、造价低和超导储能的功率密度大,循环周期长的优点互补供电,大大提高了系统改善电压的性能。混合储能装置经双桥系统与配电网交流系统相接,能大大提高接入的容量。具有快速响应的超导储能装置使得混合储能装置具有快速接入的特点,采用触发角控制原则触动系统输出功率来改善电压稳定。在Matlab平台上,对给出的算例进行仿真计算。仿真结果表明,混合式储能装置接于配电网能有效的改善系统的电压稳定性。