利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。     

基于振荡能量下降原理的UPFC模糊控制器设计

研究了自适应统一潮流控制器(U PFC)模糊逻辑辅助阻尼控制器的设计方法。从振荡能量函数角度分析了U PFC安装线路的功率振荡特性,提出了以降低振荡能量为控制目标的阻尼控制策略。控制器以U PFC线路的功率为输入信号,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,应用模糊规则自适应地调节控制参数,实现对系统功率振荡的有效抑制。控制器设计不需要系统的精确模型和参数。在10机新英格兰测试系统上的仿真研究表明,该控制器控制效果明显优于线性控制器,能有效抑制系统低频振荡,提高电力系统的动态稳定性水平,且具有较强的鲁棒性。     

基于储能型稳控装置的电力系统阻尼特性分析

飞轮储能式柔性功率调节器(FPC)是一种以储能原理为基础的电力系统稳定控制装置.基于由一台同步发电机和一台FPC组成的双机无穷大系统模型,利用特征值分析法研究了FPC对电力系统阻尼特性的改善作用,并分别讨论了FPC功率调节响应速度和FPC可调功率对系统阻尼特性的影响.计算和仿真结果表明,FPC能够增加电力系统的总阻尼资源并优化阻尼分配,特别是FPC的动态有功功率调节能显著改善系统的阻尼特性并提高系统抑制低频振荡的能力.     

基于广域测量信号的双馈风电机组阻尼控制策略

为了抑制电力系统的区域间低频振荡,本文提出了一种应用于双馈风电机组(DFIG)的附加阻尼控制策略。首先,建立了双馈风电机组的动态模型及其控制策略。然后阐明了动态有功功率注入和动态无功功率注入提高系统阻尼的原理,在此原理的基础上提出了双馈风电机组附加阻尼控制器的设计方法。阻尼控制器基于电力系统稳定器(PSS),将广域测量信号区域间同步机组电压相角差作为输入信号。考虑到DFIG有功功率和无功功率可解耦控制,控制器输出信号附加到DFIG有功功率控制环和无功功率控制环。最后,建立了四机两区域电力系统仿真模型,通过特征值分析和时域仿真分析验证了附加阻尼控制策略的有效性及动态功率注入提高系统阻尼原理的正确性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究EI北大核心CSCD

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

电力系统低频振荡定位与抑制研究

随着电力系统的不断发展,低频振荡问题对电力系统稳定性的影响日益凸显,因此,提出利用TLS-ESPRIT算法首先对低频振荡的振荡模态进行识别,并计算出各发电机组的阻尼转矩系数,进行振荡源识别与定位,然后针对振荡源设计静止无功补偿器(SVC)与电力系统稳定器(PSS)相结合的附加阻尼控制器的方法进行低频振荡抑制,其中阻尼控制器的参数设计经过混沌粒子群算法协调优化处理,起到较好的响应效果。最后通过Matlab搭建了一个四机两区域系统进行仿真分析,其结果表明了此方法能够有效地进行低频的识别与定位,投入阻尼控制器后振荡能够较快平息,验证了此方法的可靠性,提高了电力系统的稳定性。     

基于PRONY辨识的交直流并联输电系统直流阻尼控制的研究

发展了一种用Prony算法辨识互联电力系统等线性模型的方法，将其用于天广交直流并联输电系统低频功率振荡的研究，并设计出用于抑制区域功率振荡的直流阻尼控制，仿真结果证明了该方法用于电力系统模式分析的有效性及所设计的直流阻尼控制的有效性和鲁棒性。     

静止同步串联补偿器变参数非线性暂态稳定控制器的设计

静态同步串联补偿器(SSSC)对发电机暂态电动势、转子角速度等的直接影响为阻尼电力系统低频振荡提供了可能。文章在电力系统转子运动方程中计及了SSSC的作用,提出了SSSC的自适应变参数非线性控制方法。以SSSC 注入电压的相角和幅值调制系数为控制变量,在电力系统分析综合程序(PSASP)中利用用户自定义模型和程序接口(UD&UPI)建立了SSSC的暂态控制器,并利用EPRI-7 节点系统进行了暂态仿真,仿真结果验证了文中控制方法抑制低频振荡的有效性。     

500kV可控串补功率振荡阻尼控制应用探讨

分析了电力系统强迫功率振荡与系统阻尼的关系,阐述了影响系统阻尼的因素和改进的方法,指出应用可控串补可改进系统阻尼、抑制功率振荡。分析了平果可控串补功率振荡阻尼控制器结构及传递函数各环节的作用,指出利用可控串补功率振荡阻尼控制功能可抑制功率振荡,改善系统稳定性,也为可控串补功率振荡阻尼控制器的研究和应用提供了借鉴。     

可变频率变压器的最大功率传输控制策略

可变频率变压器（VFT）是一种能连接异步电网的新型灵活交流输电系统设备,其可传输功率的容量是重要的性能指标。针对传统控制策略未考虑转差率增大可能导致转子绕组超过额定容量的问题,对不同的转差率和定子无功功率情况下定子有功功率最大值进行研究;详细研究了采用串联变换器的VFT系统运行特性;对不同转差率进行了详细的工况分析。推导出最优定子无功功率给定值与转差率、额定视在功率和实际吸收无功功率之间的数学关系,并提出了VFT的最大功率传输（MPT）控制策略;通过硬件在环实验平台验证提出的MPT控制策略的有效性。实验结果表明,所提MPT控制策略能有效提高VFT的可传输功率,实现VFT的最大功率传输。     

基于变频变压器的异步联网和潮流控制

分析了变频变压器（variable frequency transformer，VFT）异步联网和控制潮流的基本原理，建立了VFT稳态运行时的数学模型，设计了VFT的转子转速控制器和传输功率控制器。然后，利用PSCAD／EMTDC软件，进行了VFT在传输功率跃变和短路故障下的仿真实验。仿真结果表明，VFT能够平稳地连接两个频率不同的异步电网，准确地控制电网间传输的潮流，并能够减轻一侧电网故障对另一侧电网的影响，是一种性能优良的异步联网装置，可以作为异步电网互联的另一种选择。     

可变频变压器数学模型及仿真分析

可变频变压器(variable frequency transformer，VFT)是一种概念新颖、性能优越的异步电网互联装置。文章简要介绍了VFT的基本结构和工作原理，建立了VFT的数学模型，推导了VFT传输功率与驱动转矩之间的函数关系，在此基础上提出了VFT的控制策略和数字仿真思路。通过PSCAD/EMTDC中的三相绕线式异步电机来表征VFT中的旋转变压器模型进行仿真试验，结果验证了数学模型的正确性以及控制策略和仿真模型的可行性，同时说明了采用VFT进行异步电网互联与HVDC相比的突出优势：调节平滑，具有更好的电压质量并且能够抑制故障，有较好的稳定性。     

电力系统调频控制相关的频率振荡问题

电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和调频控制过程强相关。基于一个三区域系统,采用特征值分析和时域仿真的方法,分析了系统中不同类型的振荡模式及其表现。除功角振荡模式外,系统中包含超低频的一次调频(PFR)模式和振荡频率更低的自动发电控制(AGC)模式。功角振荡模式下,机组转速和区域电网频率相对振荡,而PFR模式和AGC模式下电网频率整体振荡,是频率振荡模式的一个根本特征。根据分析结果,PFR模式下主要是PFR参与动作,而AGC模式下主要是AGC参与动作,并提出了根据不同变量参与因子辨别频率振荡模式并区分PFR模式和AGC模式的方法。分析结果初步厘清了不同类型频率振荡模式的表现和区别。     

一种考虑电力系统频率安全的新能源并网限值评估方法

提出一种考虑电力系统频率安全的新能源并网极限评估方法。该方法推导了可再生能源接入后的系统最大频率偏差表达式,并给出一种电网频率偏差极值点近似求解方法;基于近似结果评估了新能源装机容量变化的情况下,电网最大频率偏差随惯性及等效调节常数的变化情况。建立了频率安全约束模型,并以此作为新能源穿透极限的刚性约束。在2个测试系统上对近似模型进行了测试,并与仿真结果进行了比较。仿真结果表明,该方法所确定系统最大新能源穿透水平具有较高准确性,能够保证系统稳定性和可靠性。     

系统负荷频率特性对电网频率稳定性的影响

分析了电力系统负荷模型对电网频率稳定性的影响,以2009年华中电网一次调频及国内某电网机组跳闸实测数据为依据,对实验结果和仿真结果进行了对比研究。通过调整负荷频率系数,验证了负荷模型及其拟合参数的正确性和有效性。通过仿真证明目前国内频率稳定计算时采用的负荷频率系数偏保守。     

新型电机试验变频电源

相对于传统的"旋转型"发电机组的电机试验电源技术,本文介绍一种新型的"静止型"的变压变频电源技术,该变频电源采用高高电压变换方式,无升压变压器,多电平叠加输出。相对于传统试验电源,新型变频电源具有频率调节范围宽、谐波含量低、调节灵活、效率高等优势。给出了新型变频电源的原理及拓扑结构,提供了电机叠频温升试验和双机负载试验的试验方法。试验表明,该新型变压变频试验电源能满足各种交直流电机和风力发电机的试验要求,具有试验能力强、应用范围广等特点。     

A New Approximate Least Absolute Value Based on Dynamic Filtering Algorithm for On-Line Power System Frequency Relaying

ABSTRACT

Frequency deviation from its rated value and its rate of change are indications of load imbalance in power systems. Frequency relays which detect frequency deviation and its rate of change and react accordingly are implanted in power systems to ensure the safe and efficient operation of power systems. This paper presents a new application for a discrete filtering based on least absolute value parameter estimation algorithm (DLAV), which was developed recently by the authors, for on-line measuring of the steady state frequency, the frequency deviation as well as the voltage magnitude and and its phase angle from a noisy measurements. The proposed algorithm uses the digitized samples of the power system voltage at the relay location. The proposed algorith can easily handle the time-varying magnitude of the power system voltage, if any.

In this paper, two models are used,namely the two-state model and the six- state model. The order of the second model depends on the number of terms taken from Taylors series expansion. We assume, in this paper, that the power system frequency is constant during the data window size. In this paper we compare the proposed algorithm and the well-known Kalman filtering (KF) algorithm. Test results are reported in this paper, which forms the basis for our conclusion at the end of the paper.     

一种新型超低频电源的系统分析与设计

介绍了一种新型的超低频电源、该电源可将50Hz工频电源直接转化成超低频电源。其特点是电路结构简单、输出功率大、高次谐波少、电路功率因数高。进行功率传输的工频变压器为双边磁化方式，无直流分量；变压器的传输效率高。     

新能源电力系统的共模频率分析及其特征量化

分析了功率阶跃后新能源电力系统的频率响应特性,提出了可量化系统共模频率(即频率响应的共模分量)特征的实用方法。首先,提出利用具有统一结构的传递函数模型来描述设备频率–有功功率响应的近似方法,在此基础上形成表征系统共模频率响应特性的简化传递函数模型。其次,基于系统的简化传递函数,获得了描述共模频率最低点和平均变化率等特征的解析表达式,并提出形式简单的"跌落深度系数"及"跌落坡度系数"这两个指标来量化频率的特征。最后,通过算例验证了所提出的频率特征量化方法的有效性。