基于预测机制的电能质量扰动检测方法研究

通过对现有各种扰动监测算法的研究和比较,提出了一种基于线性预测机制的时间域电能质量扰动检测方法.将待分析的电网信号通过由线性预测机制得到的误差预测滤波器,当电网中发生电能质量扰动时,预测信号波形会在扰动发生及结束时刻产生突变,使得所提检测算法能够及时检测到电网中发生扰动信号的起始时刻和持续时间.仿真和试验结果表明了所提方法能准确检测电压暂升、暂降等变化相对缓慢且延续时间也相对较长的暂态扰动信号,对电压骤降等变化时间极为短暂的瞬时性扰动信号依然具有良好的监测效果.     

直流配电网电能质量研究综述

直流配电网供电容量大、可靠性高、可控性强,已成为电力系统重要的发展方向之一。电能质量是直流配电网规划设计与运行控制的关键问题。文中探讨了直流配电网电能质量的特征,阐述了电能质量事件的产生机理、影响及评价指标;分析了直流配电网电能质量扰动传递特性,并在此基础上梳理了电能质量扰动定位的一般方法和框架,讨论了适用于直流配电网电能质量扰动定位的方法;综述了直流配电网电能质量控制的研究现状,归纳了不平衡电压、电压偏差、电压波动和谐波的控制方法。最后,从直流配电网电能质量指标定义及其关联性、多级直流配电网扰动溯源的复杂性、直流电能质量动态分区治理的混杂性等方面对直流配电网电能质量未来研究趋势进行了探讨。     

10 kV数字物理混合仿真扰动试验系统设计

传统电能质量扰动试验系统不能直观反应实际电网扰动,也不能用于测试实际电网扰动下并网设备的运行特性。对此提出一种10 kV/3 MVA数字物理混合仿真扰动试验系统设计方法。该方法能够在实验室环境下实现电力系统运行模拟,可用于电网故障下并网设备的特性研究;同时本扰动试验系统也能模拟基于波形特征描述的电能质量问题。提出了数字物理混合扰动试验系统的总体框架,功率接口为级联H桥式背靠背拓扑,在逆变侧采用比例+重复控制模拟数字侧仿真波形,仿真结果证明所提出的设计方案的可行性。     

高压直流换流站内融冰装置的交流滤波系统设计

直流融冰装置是冰期保证电网安全稳定运行必不可少的设备。本文重点针对高压直流输电系统换流站内融冰装置设计的特殊场景,研究了融冰装置对融冰交流母线电能质量、直流换流站交流母线电能质量、换流站交流滤波器设备的影响,提出了换流站内融冰装置的交流滤波系统的设计原则和方法,并通过设计实例和仿真验证了所提出方法的有效性。本文提出的方法能够有效降低融冰装置对直流换流站的电能质量和设备的影响,保证高压直流输电系统和融冰装置的安全稳定运行。     

孤岛方式下MMC长电缆连接点的高次谐波测试

MMC是柔性直流配网与交流电网电能转换的核心设备。对变流器交流并网点开展电能质量测试,验证了正常运行下变流器波形质量良好。但孤岛模式弱电网运行条件下,经长距离电缆并网的交流并网点存在超高次谐波谐振现象,并严重劣化了电压波形。本文建立了变流器-长电缆-负载的小系统数学模型,对高频谐波传导的内在机理进行研究。使用Numpy、Scipy等Python开源软件包进行数值分析,论证发生高频谐振的必要前提条件是弱电网,推导了求解固有谐振频率长缆弱网特征方程;得到随着电缆长度增加、桥臂电抗器阻抗增加谐振频率降低等规律;理论计算结果与现场实测结果基本一致。建议长电缆并网的MMC换流器宜在电缆对侧加装高频滤波器抑制弱电网运行的谐波放大。     

基于预测机制的电能质量扰动检测方法研究

通过对现有各种扰动监测算法的研究和比较,提出了一种基于线性预测机制的时间域电能质量扰动检测方法。将待分析的电网信号通过由线性预测机制得到的误差预测滤波器,当电网中发生电能质量扰动时,预测信号波形会在扰动发生及结束时刻产生突变,使得所提检测算法能够及时检测到电网中发生扰动信号的起始时刻和持续时间。仿真和试验结果表明了所提方法能准确检测电压暂升、暂降等变化相对缓慢且延续时间也相对较长的暂态扰动信号,对电压骤降等变化时间极为短暂的瞬时性扰动信号依然具有良好的监测效果。     

具有扰动触发功能的电能质量监测仪的研制

介绍了基于变电站自动化系统的综合电能质量监控设备的组成,详细阐述了具有扰动触发功能的电能质量监测仪的硬件电路组成和触发单元的工作原理.该电能质量监测仪可以进行有功、无功、谐波畸变率、不平衡度等稳态电能质量的测量,同时可以检测电能质量瞬态扰动信号.当监测仪检测到瞬态电能质量扰动信号时产生单元触发信号,通知中央处理器记录触发时刻前后的扰动波形,记录的扰动波形通过CAN总线传输到上位机.触发单元使用抽取算法,对瞬态扰动信号进行检测,提出的检测方法对于被检测信号的频率偏移和零均值误差扰动信号均具有较好的鲁棒性.     

基于形态滤波和动态测度的电能质量扰动检测

针对电能质量扰动信号的检测与定位,详细分析了动态(Dyn)测度的特点并在其对噪声较为敏感的基础上,构造一种双结构数学形态滤波器并结合Dyn测度算法实现电能质量扰动检测。对电网中的扰动波形进行预处理,以滤除信号中的随机噪声。对去噪后的信号波形,运用Dyn测度算法,通过提取信号的极值点获取信息从而快速识别信号的畸变点,对扰动起止时间进行检测。MATLAB仿真结果表明所提检测方法具有运算简单、运行速度快、检测准确的优点。     

电动汽车充放电对电网的影响分析

介绍了目前电动汽车充放电技术的主要三种电能供给模式;交流充放电桩、直流充放电机和电动汽车充放电管理系统的主要作用与功能.重点分析了电动汽车充放电对电网负荷、电能质量、电网规划、配电网调度和继电保护、配电设备和电网交易等方面的影响.最后指出电动汽车的充电行为及其储能特性对未来电网运行的影响和作用将越来越大,研究大规模分布式的家庭充电的影响及电动汽车充放电控制策略将成为该领域的重点.     

直流扰动对含新能源的交直流电网送端系统的影响

由于能源需求的不断发展,新能源发电技术正逐步取代传统能源发电,但新能源发电具有间歇性、波动性等特点,因此,高压直流输电逐渐成为解决新能源并网的重要技术手段。纵观近年来国内外现已开展的直流参与电网稳定控制的相关研究,大多单独考虑直流或新能源,缺乏对含新能源的交直流电网直流扰动对电网送端影响的探究。因此,归纳含新能源系统的特点,并分析直流扰动对常规能源系统的影响,在此基础上研究直流扰动对含新能源的交直流电网送端系统的影响。     

基于PSO-SVM的直流配电网电能质量扰动辨识

直流配电网是未来配电系统发展趋势,为更好地针对性治理改善直流电能质量问题,推动直流配用电技术的发展,需要提出一种适用于直流电能质量扰动特征的辨识方法。文中剖析了直流配电网中4类电能质量问题的形成机理和扰动特征,并针对各类问题的特点提出了5种特征指标,以此作为辨识直流电能质量问题的特征要素。采用k-means聚类分析的方法对所提特征集的类内聚集性和类间分离性进行了验证。最后利用PSO-SVM分类器实现了直流电能质量事件的准确辨识,仿真算例验证了所提方法的准确性与有效性。     

中低压直流配电网线损计算与分析

伴随着功率半导体器件、电力电子器件的发展与成熟,直流技术应用在电力系统配电网中受到越来越多的关注。文中建立了直流配电网各元件损耗的数学模型,利用PSCAD仿真技术分析元件模型的可行性并选定元件损耗的计算参数,分析交、直流配电网及其元件在不同比例直流负荷、轻重负载下的损耗情况,提出交、直流配电网线损拐点的预测区间,从能耗的角度给出直流配电网替代交流配电网的可能性。研究表明,直流配电网线损率在直流负荷比例为50%～60%区间内低于交流配电网,且直流负荷比例越重,直流配电网较于交流配电网具有更好的节能效果。     

低压直流供电技术研究综述

随着电力电子技术的发展,直流供电技术呈现出技术和经济优势,在能源变革背景下具有很好的发展前景。本文首先对低压直流供电的发展情况和电压等级序列等进行了论述,随后总结分析了直流配电网协调控制、配网保护和电能质量控制等关键技术以及关键设备的研制情况,最后整理了国内外直流供电技术研究与工程应用情况,其中苏州工业园区主动配电网应用示范区是城市能源变革的重要探索。     

超导电缆的应用系统——柔性超导直流配电环网综述

进入2010年代后,高温超导电缆技术呈现出从单机设备到应用系统的发展新趋势。最具代表性的应用系统一方面是以"柔性超导直流"实现交流电网之间的互联,大幅度提高交流电网之间的潮流容量;另一方面则是将超导交流电缆应用于城市配电网,在不增加变电站及地下电缆沟道的场地空间前提下实现"扩容"。"柔性超导直流配电环网"则是利用"柔性超导直流"将城市临近两座变电站连接起来形成闭环运行模式,以提高城市配电网的安全可靠性及供电质量和效率。本文对高温超导电缆应用系统的发展进行综述,对"柔性超导直流配电环网"的技术方案进行简要分析。     

直流配电网电压协调控制方式研究

随着分布式能源的应用和电力电子技术的发展,直流配电网受到广泛关注,其电压协调运行控制是研究的关键技术之一。针对直流配电网内部DG或负荷功率的不确定性,提出一种直流配电网电压协调运行控制模式,在模式中,电压源换流站中主站作为系统"平衡节点",采用带裕度的电压控制模式,从站采用电压功率下垂控制模式,并且主从换流站之间协调运行,维持系统电压稳定和功率平衡。最后通过对直流配电网的仿真分析,验证了协调控制模式的有效性。     

复合电能质量扰动下低压配电网中关键设备附加损耗的解耦分析

配电网在复合电能质量扰动下的损耗计算是分析线损构成、制定降损措施,实现电网经济运行的基础。目前我国配电网电能损耗中一半以上的损耗是在低压配电网中产生的。文章理论推导了复合电能质量扰动下低压配电网中关键设备的附加损耗,通过Matlab/Simulink对其进行了仿真验证。在此基础上提出了一种复合电能质量扰动的解耦方法,将复合电能质量扰动下低压配电网中关键设备的附加损耗进行解耦分析,为建立单一电能质量指标与电网附加损耗的映射关系奠定了理论基础。     

直驱风力发电系统接入直流配电系统的小扰动稳定分析

近年来,随着直流技术的飞速发展以及风电接入电网的容量不断增加,风力发电系统接入直流配电系统成为消纳新能源发电的一种有效模式。文中构建了包含直驱风力发电系统的直流配电系统小扰动稳定模型,通过特征值和模态分析的方法获取了关键设备之间的振荡关系,重点分析了同步电机参数、锁相环控制参数以及DC/DC换流器控制参数对相关的系统运行模式的影响,以及风机侧与并网侧换流器之间的相互动态作用,其结果有助于直流配电系统多时间尺度振荡的分析。     

基于模块化LLC谐振变换器的光伏中压直流并网方案

与传统光伏大规模接入交流系统和分布式并入低压直流电网的形式不同,面向中压直流配电网的光伏并网系统在传输效率、容量、电压稳定性和电能质量等方面均具有一定的优势,是未来发展直流配电网所需要的一种能源汇集技术。提出了一种适用于中、大容量光伏发电系统接入直流配电网的新型技术方案,设计了并网系统的详细拓扑结构。根据光伏电池特性,设计了发电单元及子模块的参数,并分析了模块化变换器的运行特性。在此基础上,设计了模块化LLC谐振变换器的控制策略,在维持子模块均压均流的同时,实现了对光伏发电单元的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计光伏直流并网方案的可行性和控制系统的有效性。     

基于直接信号合成技术电能质量干扰发生器的设计

针对高性能的模拟电能质量干扰发生器价格昂贵,难以在普通实验室普及使用的情况,本文基于直接信号合成技术设计了一种模拟电能质量干扰发生器。采用直接频率合成芯片AD9850产生正弦波信号,经椭圆无源低通滤波后进入电能质量波形形成电路;利用单片机控制数模转换芯片DAC7811与电子开关CD4053B,实现暂时过电压、电压短时跌落、电压短时中断以及电压凹陷等功能;利用放大器LM617对信号进行一次放大,通过高压高速集成功率运放PA89A进行二次放大,采用并联三极管扩流技术增大系统输出电流。通过样机试验,该设计能够模拟多种电能质量信号波形,相对经济,能实现大功率。     

直流配电网规划技术的新需求及其在一次规划的体现

将交流配电网规划技术用于直流配电网的过程中,既要考虑配电网的传统供电规划目标和拓扑的变化,也要考虑多目标、多约束条件的变化,以及大量主动型负荷的接入引起的变化,更要考虑直流配电网的技术与应用的发展趋势。与此相对应,文章围绕一次规划的内容,首先分析、总结了直流配电网的规划目标、电源规划、负荷预测及网架规划4个方面的新需求,并提出规划与运行强耦合、规划目标多样性与动态性、一二次系统融合规划的其他新需求。然后围绕直流配电网拓扑展开讨论,提出基于母线、结构以及连接方式的拓扑分类,并对直流配电网的典型应用场景进行分析。之后对考虑多约束条件与不确定性的直流配电网规划方法进行讨论,包括不确定模型、规划与运行强耦合、多种不确定性因素等多方面的分析与总结;并围绕主动管理/需求侧管理和保护控制2个方面,对考虑(准)实时监控需求的直流配电网规划问题进行讨论。最后从技术层、信息层和设备层对直流配电网规划中尚需解决的问题进行梳理和展望,为未来直流配电网的规划研究提供借鉴和参考。