基于晶闸管控制电抗器的FACTS动态相量模型

利用电力系统变量的时变傅里叶系数得到晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR)的动态相量模型,该模型忽略了对TCR动态特性影响较小的谐波分量,并通过对TCR时域模型的平均运算获得动态相量状态空间模型。应用该模型对含柔性交流输电装置的电力系统进行仿真,能在保证一定精度的同时获得较快的速度。基于TCR的动态相量模型提出了静止无功补偿器和晶闸管控制串联电容器的动态相量模型。通过与商业软件DCG/EMTP在简单测试系统上的全时域仿真结果相比较,证明了该动态相量模型的有效性和正确性。     

含VSC-HVDC交直流系统多尺度暂态建模与仿真研究

为满足对交直流系统电磁–机电暂态特性准确、快速和灵活仿真的需要,提出基于移频分析等方法的含柔性高压直流(voltage source converter-based high voltage directcurrent,VSC-HVDC)输电交直流电力系统多尺度暂态模型。移频分析法采用希尔伯特变换,通过移除或保留交流信号基频载波实现慢–快变化暂态的模拟。该文建立了VSC移频相量模型,推导出VSC移频域与其控制系统dq域的转换关系,选择性插入?模型获得直流输电线多尺度暂态模型,进而构建了全系统多尺度暂态模型。该模型通过设置仿真参数(如时间步长)能够满足不同时间、不同电网位置电磁或机电暂态仿真的需求。仿真结果表明,所提模型不仅准确描述了VSC-HVDC多尺度暂态过程,节省了计算时间,而且增强了交直流系统电磁–机电暂态混合仿真的灵活性。     

多电压等级直流配电网平均动态相量建模及稳定性分析

为了精确实现多电压等级直流配电网的稳定性评估和时域模拟,提高系统分析效率,提出基于双有源全桥(DAB)直流变压器电流重构的多电压等级直流配电网平均动态相量建模方法.以系统中各变量的动态相量作为状态和输入变量,并通过忽略其高次分量,降低模型的复杂性.引入误差修正,将等效移相占空比作为修正后的代数变量,降低忽略高次动态相量所引起的偏差,实现对平均动态相量模型中直流变量的准确表征;采用傅里叶级数对模型无法精确描述的变压器电流进行重构,实现对平均动态相量模型中交流变量的准确表征.在单个DAB变压器平均相量模型基础上,引入直流线路方程,形成可拓展的系统全局模型.分析对比基于MATLAB/Simulink的多电压等级直流配电网平均动态相量模型和电磁暂态模型,在负荷突增和断线故障2种场景下证明所提出的平均动态相量模型和电流重构方法的正确性和准确性,并在变压器频率和漏感变化时,验证了系统全局模型的稳定性.     

新型配电网同步相量装置测试与实际电网应用

配电网同步相量测量装置是配电网同步测量系统的核心装置,为实现配电网动态监测与控制提供基础数据.而配电网环境中存在多种谐波、间谐波干扰成分和动态场景.因此,同步相量算法作为关键技术需要在复杂测量环境下兼顾测量精度和动态响应性能.本文基于所提出的新型配电网同步相量算法和新研制的新型配电网同步相量装置,搭建了高精度同步相量测试平台,并基于该平台设计了符合配电网环境特征的多场景测试方案.同时在上海临港地区进行了示范应用,对实际配电网信号特征与动态特性进行了分析,同时也检验了所提出的新型配电网相量算法的有效性与准确性,为配电网同步相量测量装置的广泛应用奠定了基础.     

适用于对称故障仿真的特高压柔性直流换流站动态相量建模

随着多项特高压柔性直流工程投运,建立高效而准确的模型用以研究特高压柔性直流换流站运行特性很有必要。为此提出了基于模块化多电平换流器的特高压柔性直流换流站的动态相量解析模型,该模型能准确描述稳态及发生对称故障时特高压柔性直流换流站的动态特性。首先通过研究高低端换流器交直流侧的相互作用关系,重新建立了多换流器与交直流系统的接口模型。然后结合考虑内部谐波特性的换流器模型,建立了特高压柔性直流换流站的动态相量解析模型。通过对已建立动态相量模型中交流侧状态空间方程的修正,进一步扩展了其在交流系统发生对称故障下的适用性。最后基于PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真模型,验证了所建模型在稳态和故障下的正确性和高效性。     

高压直流输电动态相量模型的改进

动态相量已经被引入到HVDC建模中,其用开关函数来表示阀的开关状态,具有较好的精度。基于HVDC次同步振荡分析的需要,考虑晶闸管的死区特性和触发方式的影响,对HVDC的动态相量模型提出了改进,并在电磁暂态仿真平台上建立了改进后的HVDC动态相量模型。然后基于HVDC的基准系统,在统一的电磁暂态仿真平台下与HVDC的电磁暂态模型进行了仿真比较,对比不同频率扰动下交直流系统相关状态变量的时间响应曲线,较为严谨地验证了改进的HVDC动态相量模型在不同频段的适用性。     

结合谐波特征的可控串补动态相量法建模与特性分析

该文引入动态相量法建立可控串补TCSC的系统化的大信号模型,TCSC的动态相量模型是以时变傅里叶级数中的主导项为状态变量建立的状态空间模型,可以考虑晶闸管开关的非线性动态和谐波特性。通过对时域模型和不同精细程度的动态相量模型的仿真,揭示了TCSC在容性工作区时电容电压的谐波分量主要是三次谐波和五次谐波的特征,同时表明考虑开关的动态特性、根据需要的精度建立的动态相量模型适于电力系统的快速动态分析和与频谱相关的机理研究。     

基于矢量匹配法和遗传算法的频变输电线建模

为避免矢量匹配法建立的频变输电线暂态模型易受初始迭代极点的影响,该文提出了一种矢量匹配法与遗传算法相结合的频变输电线等值电路建模方法。通过构造迭代极点的适应度函数,对矢量匹配过程中出现的迭代极点群体实施遗传操作,力求快速获取具有全局最优的特性导纳、延时函数的近似有理式。同时,为保证近似有理式的稳定性,采用线性约束最小二乘法实施参数拟合。实践表明,该方法构建的频变输电线暂态模型有较高的仿真精度。     

面向模块化多电平矩阵变换器双基频电气耦合特性的动态相量建模方法

模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter, M3C)具有复杂的拓扑结构和双基频电气耦合特性，当前对于其双基频谐波耦合机理及影响缺乏有效的建模研究方法。针对上述问题，首先，考虑到分频系统频率的独立调节特性，提出一种基于2维Fourier变换理论的双基频动态相量方法，可实现任意双基频谐波在2个基频维度上的分解。其次，基于该框架建立了M3C内、外环控制模型，进而建立了计及闭环控制系统的M3C 3阶谐波截断动态相量模型和小信号模型。最后，基于MATLAB/Simulink环境，通过频率及功率各异的3个运行点开展仿真验证。研究结果表明，所建模型具有较高的精度，误差主要来源于模型未能覆盖的更高次谐波；同时，根据所建模型的动、稳态特性分析结果，进一步验证了所提建模方法的正确性。     

面向逆变器型分布式电源的快速建模与仿真方法

在利用数值仿真方法研究逆变器型分布式电源大规模接入配电网的特性和影响时,采用详细模型因涉及非线性的电力电子器件,仿真步长需选取很小,致使仿真速度缓慢,而采用过于简化的模型又不能完整反映系统的动态特性,因此有必要研究准确、高效的分布式电源建模方法。在正负序分离控制的基础上,详细分析了逆变器型分布式电源的动态相量建模方法,并且在PSCAD/EMTDC中建立了分布式电源的电磁暂态模型,同时在MATLAB/Simulink中建立了等效动态相量模型。通过仿真比较,结果表明采用的动态相量模型在配电网电压对称、不对称工况及故障情况下均能准确地反映系统运行的动态过程,并显著加快仿真速度,适合应用于逆变器型分布式电源高渗透率下配电网运行特性的快速仿真。