一种基于DSSC集中控制的实时优化分配方法

分布式静止串联补偿器(DSSC)体积小、功耗低,可直接串接在输电线路上进行潮流控制,已成为最具前景的分布式柔性交流输电技术之一。为了解决DSSC系统中各子模块协调配合控制问题,文中针对各子模块运行状态、调节性能的差异性,按照"以状态分类-以调节性能制定优先级"的思想,提出了子模块调节出力的实时优化分配方法,实现子模块启停次数最少,延长子模块运行寿命的目标。基于实时数字仿真器对功率优化分配方法进行闭环仿真分析,结果表明,对比传统平均分配法和比例分配法,文中所述方法在调节速度和精度上有很大提高,能够满足DSSC的实时潮流调控要求。     

一种基于改进下垂法的随机交错电流分配Boost变换器

针对下垂法输出电压降低的问题,在Boost电路非线性控制的基础上提出了改进下垂法的DC-DC并联技术。控制系统采用三环控制和滑模变结构控制使各模块根据输出电压下垂程度同时调节,补偿输出电压的下垂。引入随机技术可以实现各模块交替调节,提高了系统的稳态特性。各模块电流按一定比例进行分配,提高了系统的灵活性。通过仿真验证了系统具有良好的稳态精度和瞬态响应。     

抑制分布式静止串联补偿器对线路保护影响的方法研究

分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator, DSSC)通过调节注入线路的电压可改变线路功率,优化电网潮流分布。针对现有交流线路保护算法难以适应DSSC串入线路运行的问题,提出了抑制DSSC对线路保护影响的方法。首先,分析了DSSC对交流线路保护的影响,证明了DSSC注入电压可能改变距离保护的阻抗测量值,导致距离保护有拒动或误动的风险。然后,提出了利用DSSC本体过流保护快速将DSSC旁路、或基于故障辅助判据主动将DSSC注入电压降为0的方法,以抑制不同类型的线路故障时DSSC对线路保护的影响。最后,基于硬件在环RTDS实时仿真平台以及浙江湖州DSSC示范工程现场进行试验,验证了所提抑制DSSC对交流线路保护影响的方法的有效性。     

基于电子电力变压器的无功优化研究

EPT应用于配电系统原、副方无功功率可独立灵活调节,电力系统无功优化问题可以转化为局部网络无功优化问题,大大降低了求解规模和难度,从而容易实时实现全网无功优化控制。通过改进的遗传算法验证了配电系统采用EPT后,对无功潮流有更灵活的调节能力,在实现无功潮流优化调度时,具有比OLTC更好的效果。     

基于动态冗余度的模块化多电平换流器子模块投入策略

为了提升子模块利用率,同时降低子模块电容电压应力,提出了一种基于动态冗余度的模块化多电平换流器子模块投入策略。该方法考虑了交流系统与直流系统的综合影响,提出了动态冗余度以及子模块利用率2项调节指标。在给定工况下,该策略根据桥臂输出电压的最大值以及人为设定的安全裕度来确定子模块电容电压参考值,进而采用最近电平逼近策略进行调制。该方法可以有效提升换流器运行灵活性,扩大系统抵御子模块故障的能力。基于本策略在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真平台,并针对多种工况进行了研究分析。仿真结果表明:该策略可以对换流器冗余度进行实时动态调整并实现故障情况下的冗余保护,调整过程中各项指标均无明显波动,验证了本策略的有效性和可行性。     

基于RTDS的分布式静止串联补偿器建模与仿真

该文阐述了分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)的研究现状和原理。提出了基于DSSC优选主电路拓扑的参数设计方法,以及DSSC的直流电压稳定、线路补偿控制策略。在RTDS实时仿真环境下建立仿真模型,从容性、感性以不同工作状态之间的切换等几个方面,全面验证了DSSC本体控制策略与潮流调节功能,为后续研究和工程示范提供理论指导。     

基于PROFIBUS-DP的智能温度测量模块

针对温度测量系统的现场总线需求,设计并实现了一种基于PROFIBUS-DP总线的智能多通道温度测量模块。介绍了PROFIBUS-DP总线的通信机制和智能温度测量模块的测量原理。采用ADS1216芯片完成了温度的测量,利用DP协议芯片SPC3实现了DP总线硬件接口电路的设计,给出了嵌入式软件的设计流程和DP子站GSD文件的编码,并利用OPC接口完成了智能温度测量模块的实时测试。测试结果证明系统的智能性、可靠性。     

链式三角形静止同步补偿器子模块冗余容错方案

三角形静止同步补偿器(STATCOM)子模块冗余容错技术主要对直流电压环、调制算法进行改进,但缺乏对暂态调制比、传递函数的研究。提出新型动态虚拟阻抗技术改善其暂态响应。首先,指出直流电压抬升分为调制比的暂态调节、稳态运行两个阶段,分析了传递函数的变化。其次,通过实时跟踪直流电压的突变获得动态调制比,设计出前馈型虚拟阻抗改进电流环路;通过动态调节比例—积分(PI)控制器的参数改进直流电压环路。针对故障过程的扰动进行实时补偿,保持暂态过程中系统传递函数的稳定。通过波特图曲线论证了虚拟阻抗的可行性。最后,利用PSCAD建立了35kV STATCOM的模型,所述新方案优化了装置的暂态电流和功率响应。     

具有自校核功能的配电网调度操作票生成系统

提出一种具有自校核功能的配电网调度操作票生成系统设计思想,在设计的系统中,电网调度运行人员在开票前可以通过人工智能模块对绘制的电网接线图进行检查和校核,在开票过程中可以通过系统中的防误闭锁模块实现防误操作,另外还可以通过潮流计算模块判断所开列的操作票实施的安全可行性。接线图查错和分析子模块采用框架结构表示知识,通过智能推理判断图元连接的正确性;防误闭锁检查子模块使用逻辑表达式实现防误操作;潮流计算子模块采用前推回代潮流算法计算操作票可能对电网潮流造成的影响。结合实例,给出了系统的实现方法。实际应用表明,所设计的系统可以很好地保证电网调度操作票开票的正确性和安全性。     

STATCOM子模块批量测试方法

静止同步补偿器(STATCOM)作为重要的灵活交流输电装置(FACTS)装置,以其快速响应特性在电力系统无功补偿中得到了广泛的应用。在STATCOM生产过程中,必须对全桥子模块的各项功能进行测试。其中对子模块进行额定电流测试是子模块测试的重要步骤。目前通常采用的额定电流测试方法为:通过二极管整流给子模块的直流侧电容供电,子模块的交流侧接入一个大电感,通过调整交流侧输出电压的大小来调整电流的大小。这种方法一次只能测试一个子模块,在STATCOM大批量生产过程中耗时耗力,效率低下。本文提出了一种STATCOM子模块批量测试方法,通过子模块的串联,并增加子模块的均压控制算法,可以同时对多个子模块进行测试,从而大大提高了子模块的测试效率,节省了人工成本。     

适用于实时仿真的MMC子模块电容电压优化均衡方法

针对并行全比较算法存在的高空间复杂度问题,提出一种适用于模块化多电平换流器(MMC)实时仿真的电容电压均衡优化方法。在子模块电容电压的排序方面,采用分组排序的均压策略,组内子模块采用并行全比较算法以减少排序时间,组间子模块根据所定义的能量平衡因子计算结果来平衡其电容电压值。此外,提出一种子模块电容电压值重构方法处理含相同电容电压值的子模块排序问题。在触发脉冲产生方面,提出一种串、并行触发结合的混合触发模式,将触发脉冲产生环节消耗的时间与MMC各桥臂子模块总数解耦。在PSCAD/EMTDC仿真程序和低功率MMC物理样机平台的阀级控制器中验证了所提MMC子模块电容电压优化均衡方法的逻辑有效性和工程实用性,证明了所提方法在保证低时间复杂度的同时,其空间复杂度亦有所降低。     

柔性直流输电系统启动阶段模块间不均压问题分析

针对柔性直流输电系统启动阶段子模块不均压问题,通过对功率子模块的功耗进行分析,建立功率子模块功耗模型。首先,探讨启动阶段功率子模块充电和耗电的能量平衡,提出了等平均充电电流法。然后,通过该方法分析计算得出功率子模块达到模块间均压的条件,计算子模块间均压所需的最小平均充电电流、稳态平均充电电流。最后,通过MATLAB/Simulink构建仿真模型验证理论分析的正确性,结果表明,等平均充电电流法推导出的模块均压条件可以有效解释子模块充电阶段模块间不均压的原因,并给出解决方法。     

具有交流源完全阻断能力的混合式MMC拓扑

在具有直流故障清除能力的多种模块化多电平换流器(MMC)子模块中,箝位双子模块投资成本和附加损耗最低,但是交流源阻断能力相对较弱;串联双子模块和增强自阻型子模块交流源阻断能力足够强,但是投资成本和附加损耗较大。结合不同类型子模块所具备的不同优势,设计了一种混合式MMC拓扑结构。以闭锁后交流源完全阻断为约束,以投资成本、附加损耗最低为目标,提出了子模块数量的混合配置原则。基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建相应的基于不同子模块的柔性直流系统模型,通过大量的仿真测试验证了理论分析的正确性以及所设计的混合式MMC拓扑的可行性。     

基于改进快速排序算法的MMC均压控制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)由于其自身具有输出电平数高、开关频率低、波形质量好等优势而被广泛研究和使用。子模块电容的电压均衡问题是MMC的重点研究方向之一。传统均压方法随着子模块数目增加,将极大增加开关元件频率损耗和控制器运算量。该文提出了一种基于改进快速排序算法的均压策略,通过实时监测子模块电容电压,设置子模块电压间的离散度指标,继而控制排序模块的开通和保持。同时,通过排序算法的优化,使控制器在多模块时计算效率大大增加,降低硬件要求。在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建MMC-HVDC模型进行仿真验证。仿真结果表明,改进的均压控制方法能够在维持系统特性相对均衡的同时,有效提高运行速度,降低子模块开关频率。     

MMC功率运行区域分析及环流切换控制策略

通过对模块化多电平换流器(MMC)动态特性和控制机理的分析,提出基于系统容量、电容电压波动阈值以及最大瞬时调制比的功率运行区域确定方法,并通过该方法对环流抑制和环流注入控制策略在不同子模块电容配置下的功率运行区域进行了比较分析。该方法可以优化子模块电容参数选取,避免过度冗余设计。此外,提出基于电压预测的环流控制器,使在不同工作点下可根据分析结果直接进行最优环流控制模式切换。对某单一桥臂子模块数为20的MMC系统进行仿真研究,结果验证了所提功率运行区域分析方法及其环流切换控制策略的正确性和有效性。     

MMC优化均压控制方法的研究

MMC因具有子模块可以级联,输出电平数高、波形质量好等优势而广泛的应用于高压变频和高压直流输电等场合。首先介绍了三相MMC的基本拓扑及工作原理,在采用最近电平逼近调制方式的基础上,对传统的电容电压排序法进行了改进,引入同一桥臂子模块间电压偏差参考量和投入子模块电容电压排序系数,避免了因排序算法而导致同一个子模块的IGBT频繁投切,减小了变换器的开关损耗。通过Matlab/Simulink搭建了11电平的MMC仿真模型,并给出了同一桥臂子模块间最大电压偏差量和IGBT开关功率损耗与子模块间电压偏差参考量和不同排序系数的关系曲线,将二者之间的矛盾关系转化成多目标优化模型,设计了一种含加权系数的最优控制算法,给出加权系数为0.8时的最优参数,在最优参数条件下进行了仿真验证,仿真结果表明了该最优控制算法的有效性。     

应用于配电物联网的高压直流固态变压器启动策略研究

直流固态变压器作为未来能源互联网的关键智能装备之一,在配电物联网中具有广阔的应用前景。然而,在其启动过程中往往会造成很大的冲击电流,对配电系统稳定性造成了影响。文章提出了一种有效的一次侧/二次侧子模块软充电策略,一次侧充电策略采用不控充电阶段和最大电流可控充电阶段以控制桥臂充电电流峰值。二次侧充电策略采用定占空比增大法,使得交流侧充电电流逐渐增大至稳态。该方法不需要借助额外的辅助电源,通过子模块的投入与闭锁状态,将各子模块充电至一定电压,抑制充电电流尖峰。文章分析了各个充电状态下的功率传导公式,得出了二次侧的最大充电电压。最后通过Matlab仿真,验证了该方法的有效性。     

一种基于潮流追踪的电力系统无功补偿方法

提出了一种旨在改善电力系统无功传输和降低有功网损的无功补偿点选择和补偿容量确定方法。该方法通过无功潮流追踪,获得负荷无功功率的传输路径,结合无功流动与支路有功网损的关系,定义了节点的网损分摊系数,进而根据系数的大小选择无功补偿点;推导了网损分摊系数对负荷无功功率的近似表达式,结合网损优化的近似模型,推导出了各补偿点最优补偿容量的计算公式;通过39节点测试系统,验证了该方法的有效性。所提出的网损分摊系数的物理概念清晰,计算便捷,据此进行的无功补偿对改善无功分布和降低网损均有较好的效果。     

含分布式电源优化调度的配电网络重构

配电网络重构是配电网优化的重要措施,分布式电源（DG）接入配电网将改变网络潮流分布,直接影响网络重构结果,而网络重构引起的DG相对位置变化也将引起DG最优输出功率的变化,进行单个优化不能达到整体最优的效果。针对这一问题提出了一种含分布式电源优化调度的配电网络重构方法。采用改进最小生成树算法和改进粒子群算法将网络重构和DG的优化调度相结合进行交叉迭代。首先,进行DG的优化调度;其次,进行网络重构。只要网络结构发生变化,就需要重新进行DG优化调度,直到重构和DG优化调度均无操作时算法收敛,停止计算。实际算例表明,该方法能有效降低配电网的网络损耗、改善电压质量,可以达到配电网总体最优。