基于网络能量的交直流混联电力系统暂态稳定评估

利用网络变量运行轨迹分析交直流混联电力系统的暂态稳定性，能够更加直观地展现分析结果，为暂态稳定的局部控制提供理论基础。首先，基于网络结构构建了适用于混联系统的暂态能量函数，依据直流线路有功功率的分布规律构造了直流线路势能函数；其次，构建了针对直流线路势能的稳定性判别指标，定量分析了混联系统的受扰程度和割集位置；最后，仿真计算改进后的新英格兰10机39节点系统，结果表明直流线路位置不同，其势能的稳定性不同，并且直流线路的接入不改变系统的割集分布，所提指标能够有效量化评估交直流混联电力系统的暂态稳定性。     

提升交流系统暂态稳定性的多端直流最优紧急功率控制

随着新能源在电力系统中的占比日益增大、系统有效惯量不断降低,交直流系统的暂态稳定性问题变得尤为突出。为解决交直流混联系统有效惯量降低、有效阻尼下降导致的功角稳定性问题,提出一种基于最优控制的多端直流(MTDC)系统的紧急功率调制方案。通过对直流潮流方程在电压平衡点处线性化,建立了含有直流网络功率调制控制的交直流混联系统模型。以发电机转子转速偏差和控制能耗最小为目标,考虑直流母线电压、直流电流、换流器功率等运行约束,得出最优控制律。基于三机九节点的交直流混联系统非线性数值仿真,表明所提控制方案在系统故障和负荷突变情况下均可有效抑制多机系统的第一摇摆,提高交直流系统的暂态稳定性。     

提高系统暂态稳定性的风电直流协调控制策略

风电规模的扩大和直流线路的增多,风火打捆交直流混联系统的暂态稳定性受到关注.本文从风火打捆交直流混联系统的实际网络拓扑结构出发,通过对节点导纳矩阵的收缩变换获取风电和直流输电功率外特性与系统等值机械功率间的关联关系,在此基础上基于扩展等面积定则,确定出DFIG和VSC-HVDC接入网络拓扑位置和输出特性对风火打捆交直流混联系统的暂态稳定的影响规律.进一步利用DFIG和VSC-HVDC对功率的可控性提出一种协调阻尼控制策略,利用风电和直流本身的灵活调节能力实时调节功率输出,促进系统快速恢复稳定.仿真结果表明,所提控制策略使得系统功角摆幅更小,恢复更快,在不添加额外硬件设备的情况下,有效提升了系统的暂态稳定性.     

交直流混联电网暂态安全域构建方法研究

为了研究交直流混联系统暂态稳定性评估方法,基于新英格兰10机39节点交流系统改造后的交直流混联系统,利用PSD-BPA软件,对纯交流系统和交直流混联系统的交流母线三相短路故障进行暂态稳定性数值仿真分析,并运用MATLAB程序求解其有功功率注入空间上的暂态安全域.最后可知直流传输容量在一定范围内增加时,二维暂态安全域边界曲线向上移动,拟合直线倾斜角随直流传输功率增加而增大,其变化关系近似线性,暂态安全域扩大.     

考虑换流器内部故障的LCC-HVDC动态平均化建模方法

随着多个高压直流输电工程陆续投入运行,中国输电网呈现交直流混联的特征,其稳态与暂态特性区别于传统的交流互联电网。常规高压直流线路采用晶闸管换流器作为交流系统与直流系统的接口,换流器内部发生故障往往给系统的运行带来安全风险。研究高压直流换流器内部故障对电网运行的影响,需要建立准确高效的直流换流器暂态模型。基于分立开关的直流换流器详细模型在仿真过程中需处理大量开关动作事件,计算效率无法满足大规模交直流混联电力系统在线分析的需求。提出一种考虑内部故障的高压直流输电系统动态平均化模型,能够准确模拟由于直流换流器内部故障引起的暂态响应,且具有较高的计算效率,并以CIGRE标准直流输电系统为例验证了所提出模型的准确性与高效性。     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

含分层接入特高压直流的交直流混联电网机电— 电磁暂态混合仿真研究

特高压直流分层接入系统在提升受端电网电压支撑的同时也带来了不同层间系统耦合关系复杂等问题。为准确研究特高压分层接入后交直流混联系统运行特性,结合±800 kV雅中—江西分层接入特高压直流输电工程,基于ADPSS搭建含特高压分层直流输电系统的交直流电网混合仿真模型。首先通过仿真对比验证了纯电磁暂态模型的正确性。然后对比分析关断角独立控制指令阶跃响应下混合仿真模型和纯电磁暂态模型的仿真结果,验证了混合仿真模型的准确性和优越性。最后与机电暂态模型进行故障仿真对比。仿真分析表明,混合仿真能够准确反映特高压直流分层接入后混联系统动态特性,提供很好的仿真模型基础。     

连接交流系统的HVDC线路暂态稳定判别及保护机制

随着交/直流混联系统不断推广应用,混联系统的保护动作机制决定着系统的稳定性。提出了一种交直流混联系统稳定性判别原则,根据直流系统故障后的恢复运行极限时间配置保护。分析了交直流混联系统的暂态稳定性模型,推导出了HVDC连接下的电磁功率表达式。以两机交直流混联系统为例,分析了暂态稳定的AC/DC等面积定则,给出了故障前、故障中和故障后的分析。根据两机系统暂态稳定判据,提出了直流系统故障下的恢复运行的极限时间,以此配置保护,提高混联系统的暂态稳定性。通过仿真算例,分析了影响AC/DC系统暂态稳定性的主要参数,同时说明了所提方法的适用性。     

直流整流站动态无功特性解析及优化措施

受过渡期送端交流网架结构薄弱支撑能力不足、配套电源建设滞后导致局部功率大量汇集,以及强直弱交型混联电网稳定瓶颈约束等因素影响,大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复,进而影响混联电网受扰稳定特性。因此,提高直流机电暂态仿真精准性,提升交直流混联电网特性认知能力,以及优化直流控制参数缓解扰动冲击,是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征,并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明,正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义;验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。     

改善交直流输电系统故障恢复特性的直流功率能量面积补偿方法

交直流输电系统面临的突出问题之一是故障后与交流系统相适应的直流控制问题。以改善交流系统故障后的频率和电压恢复特性为目的,提出了直流功率的能量面积补偿方法。该方法能基于换流站本地数据准确计算出在线调整系统减速面积的直流功率补偿量和持续时间,在整流侧交流系统严重故障后抑制振荡过程,加速系统恢复;对于逆变侧交流故障,能改善系统频率和电压的恢复特性,避免连续换相失败的发生。建立交直流混联系统电磁暂态仿真模型进行仿真验证,仿真结果验证了所提出控制方法的可行性和有效性。     

含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

能量路由器作为新兴电力电子设备，可以实现电能在电力系统中的灵活分配。研究以能量路由器为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算和能量路由器对系统的影响，对实现配电网的优化运行具有重要的意义。对此，本文首先基于改进交替迭代法建立能量路由器的稳态潮流模型，并对能量路由器直流端口采用下垂控制策略，结合传统解耦法，提出一种适用于配电网的含能量路由器的交直流解耦迭代计算方法。通过对改进的含有多个能量路由器的IEEE-14节点和IEEE-69节点配电系统进行仿真计算，验证提出方法的收敛性与正确性。为分析能量路由器对系统运行的影响，通过对不同场景下IEEE-69节点测试系统的仿真计算，证明能量路由器在系统中可以支撑节点电压，改善系统运行，减小系统运行损耗。     

高压直流输电调度运行仿真技术探讨

讨论了高压直流输电系统调度运行仿真技术基本概念,提出了满足调度运行潮流计算所需要的直流输电数学模型和交直流混合潮流算法,介绍了全数字式与混合式交直流实时仿真装置的应用.对南方电网高压直流输电系统仿真技术实践情况进行了总结分析,验证了该数学模型和算法能较为准确地计算各种情况下的运行工况,使调度员和运行方式人员对交直流混合运行电网的特性认识更加深入.     

基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算

交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案

随着低惯量的新能源发电和直流输电在电网中的渗透率不断增大,系统的有效惯量水平大幅度降低,因此,基于电压源型换流器（voltage source converter, VSC）的多端直流（multi-terminal direct current, MTDC）系统接入电网后的暂态功角稳定性问题显得尤为突出。为解决MTDC系统接入后构成的交直流混联系统因有效惯量降低、有效阻尼下降而产生的系统功角稳定性问题,提出一种基于线性二次型最优控制的MTDC系统最优功率调制方案。首先,通过在稳定平衡点附近对MTDC模型进行线性化处理,进而得到交直流混联系统的线性化模型。然后,基于所建立的线性化模型,采用基于线性二次型的最优控制理论,以同步发电机间的转速偏差最小为控制目标,得到MTDC系统的最优功率控制器设计方案。最后,基于3机9节点的交直流混联系统进行仿真分析,验证了所提最优控制方案在系统受扰后可有效抑制系统的第一摇摆并且使同步发电机间的功角差快速恢复,提高了交直流混联系统的暂态稳定性。     

适用于多端柔性互联的交直流配电网潮流计算方法

针对采用下垂控制的多端柔性互联交直流配电系统,提出一种改进Zbus高斯算法。首先根据下垂控制曲线给定的直流电压参考值求解一次交直流潮流,确定有功功率稳态计算点,在此基础上按照下垂控制曲线更新直流电压,并采用新的直流电压稳态计算点求解交直流潮流直至收敛。改进的IEEE 123节点算例测试结果验证了所提算法的有效性和正确性。     

New DC Hybrid Filter for Attenuating Low-Frequency Ripple of AC-DC Power Converter

In this article, a new DC hybrid power filter is proposed to attenuate the low–frequency ripple of AC-DC power converter. The proposed DC hybrid power filter is connected between the DC bus of AC-DC power converter and the load, and it composes of a passive power filter and a single-arm power converter. The passive power filter can reduce the voltage rating of single-arm power converter, and the operation of single-arm power converter generates a virtual harmonic resistor connected to the load in series. The DC hybrid power filter can suppress the twice-utility-frequency ripple for eliminating the use of electrolytic capacitor. The salient feature is that the control circuit of the proposed DC hybrid power filter is simplified because only a feedforward control is used. A hardware prototype is developed to validate the performance of the proposed DC hybrid power filter. The experimental results are as expected.     

含多端柔性直流互联的交直流电力系统静态安全分析

含电压源换流器的多端直流系统在工作原理及控制方式上与常规直流系统存在本质区别,现有静态安全分析无法直接对含多端柔性直流的交直流系统分析计算。文中以传统交流电网静态安全分析为基础,首先,提出了多端柔性直流混联系统的交直流静态安全分析计算框架,阐述了功能实现方法及采用的关键技术。然后,在预想故障计算中考虑了交直流电网运行条件变化情况,保证计算结果与实际电网运行状态一致,提高了静态安全分析计算的准确性。最后,通过构建含四端柔性直流的交直流混联系统仿真模型,验证了算法的有效性和实用性。     

含直流潮流控制器的交直流混合系统多目标最优潮流研究

直流潮流控制器是直流电网潮流分析与控制领域的研究热点,一般安装在枢纽换流站的直流母线处,能够有效提高直流电网的潮流控制自由度。在交直流混合系统中加入直流潮流控制器并在直流电网中建模,把网络损耗、静态电压稳定指标和电压偏移量作为优化目标进行潮流优化,依据优化结果协调换流站和直流潮流控制器分步调整交直流系统潮流,实现了换流站和直流潮流控制器的协调控制。利用所提出的协调控制方法可使系统从某个状态安全稳定地过渡到另一个状态,在提升系统经济效益的同时,也可以减小网络损耗、电压偏移量,提高静态电压稳定裕度。利用Matlab对混合系统进行潮流优化,以一个五端混合系统为例,验证该方法的有效性。     

基于改进SVPWM策略的双直流端口整流器功率分配方法

研究了一种三相三端口AC-DC变换器的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略及功率分配方法,可用作独立新能源供电系统中的接口变换器。该变换器通过蓄电池与新能源装置的协调配合,可以平衡新能源装置固有的功率波动。变换器拓扑形式与传统T形三电平AC-DC变换器类似,分离出直流侧的一个分压电容作为蓄电池端口,交流侧与直流输出、蓄电池端口之间均为单级功率变换。沿用传统SVPWM策略,分析得到不对称三电平工况下的改进型SVPWM策略。通过分析开关矢量对应的功率流向,说明调节矢量作用时间可以实现2个直流端口的功率分配,并得到功率分配的闭环控制方式。对变换器的功率调节范围、电感电流纹波、功率密度等特性进行了详细分析。仿真结果验证了理论分析的正确性和变换器在效率方面的优势。