直驱风电系统网侧变流器不平衡控制策略

分析电网电压不平衡条件下,负序电压对直驱风电系统网侧变流器控制性能的影响。提出一种基于比例积分谐振(PIR)控制器的单电流环矢量控制策略,无需正、负序分量分解即可对负序电流进行有效抑制。实验结果表明,该算法优势明显,有较好的实际应用前景。     

电网电压不平衡情况下PWM整流器恒频直接功率控制

恒频直接功率控制(constant switching frequency direct power control,CSF-DPC)具有开关频率固定、动态性能好、系统采样频率较低等优点。电网电压不平衡会在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)型整流器交流侧产生大量谐波电流,使系统有功功率大幅波动,恶化系统性能。针对上述情况,提出一种新型恒频直接功率控制策略。该策略首先分离出电网电压和电流正、负序分量;然后在正、负序双旋转坐标系下计算瞬时功率与参考值之间的误差,根据误差生成整流器正、负序参考电压;合成后采用空间矢量调制(spacevector modulation,SVM)算法产生整流器电压,对功率进行补偿。该策略可有效抑制交流侧电流谐波,减小系统无功功率直流分量,稳定系统输出的有功功率,改善系统稳态性能。仿真与实验结果证明了该策略的正确性和有效性。     

不平衡情况下基于新型正负序分量检测的多电平逆变器控制策略

电网电压不平衡情况下的系统控制策略是大规模光伏系统并网运行需要解决的关键问题之一。分析了电网电压不平衡情况下光伏系统的输出功率流,在此基础上推导出并网电流参考指令。提出一种新的检测正序、负序分量的方法—模值检测法,该方法基于电网电压矢量的模值和正序、负序矢量的模值之间的数学关系,在αβ坐标系下实现了电网电压正序、负序分量的检测。该方法具有几何概念清晰、计算量小的优点。最后在电网不平衡情况下对系统控制方案进行了仿真验证,仿真结果验证了提出方法的有效性。     

变频电源驱动的感应电机定子短路故障诊断方法

针对由变频电源驱动的感应电机,分析了电网负序电压分量对感应电机定子电流的影响,发现电网负序电压分量不会在定子电流中产生负序电流。因此,对变频电源驱动的感应电机定子故障进行诊断,不再需要对电网负序电压对定子电流的影响进行补偿。基于对逆变器直流侧电流的分析,提出了一种基于逆变器直流侧电流的定子故障诊断方法和一种评估定子故障严重程度的故障严重因子,这种故障严重因子完全独立于电源与负载,同时在物理意义上还具"阻抗"的概念。采用在电机两相之间接短路电阻的方法,模拟定子线圈非金属性短路故障进行实验。实验结果表明:该方法不需要对电网负序电压的影响进行补偿,而且只需要采集一路电流信号,其算法也相对简单,是一种简单有效的方法。     

电网不平衡下双同步坐标系锁相环方法研究

针对PWM整流器或光伏逆变器等应用中,在电网不平衡条件下对电网电压基波正序分量的检测存在较大的误差。提出了采用双同步坐标系锁相环(DSRF-PLL)方案,可以在电网电压不平衡的情况下消除传统的同步坐标系锁相环系统存在的误差。通过将电网电压矢量的正序和负序分量转化到DSRF中,形成一个解耦网络可以完全分离正序和负序分量。由此得到的DSRF-PLL即使在电网不平衡或者频率变化的情况下也可以快速、准确地检测正序电压的相位,同时可以计算得到正序、负序电压矢量分量的幅值和频率。对所提出的锁相环方案进行了详细的理论介绍和方案设计,并且实验测试表明DSRF-PLL在电网不平衡条件下具有较好的锁相能力,验证了该方案的有效性,对工程应用具有一定的指导意义。     

数字式负序滤过器的不平衡输出

对向量法和采样点计算法２ 种数字式负序滤过器进行研究。分析计算这２ 种方法在系统频率变化和振荡以及三相故障时的负序不平衡输出,为数字式负序滤过器的算法选择和继电保护中负序不平衡量的定值整定提供依据。     

不平衡电网下风电并网逆变器直接正负序功率控制

为了提高风电并网逆变器在不平衡电网中的运行能力,提出了一种直接功率控制方案,该方案将系统有功和无功功率指令分解成正序和负序部分,分别独立控制。在两相静止坐标系下推导出并网逆变器采用瞬时有功和无功功率正负序分量作为状态变量,并揭示瞬时功率正序分量数学模型、负序成分状态方程存在交叉耦合项,导致系统功率精确解耦控制需要按照正序部分和负序部分进行单独闭环控制;依据电网电压正负序分量幅值将有功和无功功率指令分别按3种不同控制目标进行分解修正和功率闭环控制,产生参考电压矢量。采用无扇区空间电压矢量调制算法生成逆变器驱动控制信号。方案在整个实现过程中没有锁相环及坐标旋转变换等环节,增强并网逆变器电网跟随能力并减少控制算法所需硬件计算资源。     

对称和不对称故障下的并网光伏逆变器低电压穿越研究

从改变控制策略上,成功实现电网故障下光伏逆变器的低电压穿越。分别提出了抑制对称故障的直接功率控制策略和抑制不对称故障的基于正序、负序电流的双闭环矢量控制策略。在对称故障时,采用限功率运行的方法改变输入功率指令,减少光伏电池对电网的输出功率,实现电网对称故障下的成功穿越。在不对称故障时,提取出电网中的正序和负序分量,采用正序和负序电流双闭环矢量控制,有效地抑制了瞬时电流冲击。仿真结果表明,两种不同故障工况下控制策略的合理性和有效性。     

电网不平衡时光伏并网逆变器控制技术研究

针对电网不平衡时光伏系统逆变器侧并网电流含有负序分量及大量谐波,且严重畸变,对电网不平衡时dq旋转坐标系下正、负序电压分量进行了深入的分析,推导出了正、负序电压分量与电网不平衡程度的关系。基于此关系提出了一种正序分量补偿法控制策略。该控制策略能在很大程度上消除负序电流,抑制电流谐波,使电网不平衡期间并网电流不超过其额定值,避免因电流过大而使光伏系统从电网断开的故障发生。仿真和实验验证了所提控制方法的有效性和优越性。     

逆变器在电网故障下的并网同步化技术

在大规模可再生能源并网发电场合中,电网可能会存在电压跌落、频率变化和谐波污染等故障,因此并网逆变器需要高性能的锁相(频)环技术来实现与电网良好同步,增强为电网提供频率和幅值支撑的能力。为此提出一种基于级联二阶广义积分器(SOGI)的锁频环技术。该技术通过级联二阶广义积分器和正、负序分量计算网络,快速准确地从故障电网中分离出基波正、负序分量,有效地消除了负序分量和谐波分量对获取频率信息的影响,实现频率的自适应控制。MATLAB的仿真结果表明了该技术有效可行。     

高压线路保护实用选相方案

对目前实用的突变量及稳态量选相元件进行了比较,指出了其特点和存在的不足.重点分析了目前选相方案的弱馈侧选相、灵敏度配合以及在系统振荡条件下存在的阻抗识别失配等问题,提出了改进的实用选相方案,采用同一区间的2种阻抗元件互补判别来解决失配问题.EMTP数字仿真计算与动模试验结果表明,新方案在性能上较原有方案有明显改善,尤其对于振荡中选相,可以完全克服阻抗法故障识别中的失配问题,选相结果不受系统振荡的影响.     

方向高频保护负序功率方向元件的非全相运行性能分析

着重分析了负序方向元件在超高压线路中非全相运行时的工作情况，比较了各种电容电流补偿方法对负序方向高频保护元件的影响。EMTP仿真结果表明，线路两侧断线又发生故障时，基于故障分量的负序方向元件可以正确动作。     

基于故障产生的电压暂态高频分量的模糊选相新原理

提出一种基于故障分量中的高频分量的故障选相新原理。该原理利用电压故障分量中 的高频成分,提取三相电压以不同相为基准的模变换的频域特征,利用模糊集合对该特征进 行处理以实现故障选相。该原理具有类似行波保护的超高速的特点,但选相并不仅限于利用 行波波头的特征,且不受过渡电阻和故障初始角的影响,对于振荡中发生的故障也能可靠地 选出故障相,具有较强的鲁棒性。用EMTP对某典型500 kV线路的各种故障进行了仿真,取得 了理想的效果。     

论微机负序距离继电器

介绍了多相补偿距离继电器的应用基础是故障前系统的三相对称，而其动作方程是三相不对称的，因此要调整该继电器对不同相别的两相短路有相同的灵敏度，会加大机械制造和调试的难度。而微机负序距离继电器动作判据的依据是序分量，它是三相对称的，使该继电器能对不同相别的不对称故障有完全相同的特性。两种继电器都不反应负荷与振荡，当故障与振荡同时发生时，多相补偿距离继电器会不正确动作，故它仍需加设振荡闭锁；而微机负序距离继电器由软件实现，内需增加简单的辅助判据，就可以完全不受振荡的影响而正确动作。     

基于高频暂态分量进行相关分析及模糊推理的选相新方法

提出一种利用故障分量中高频分量实现故障选相的新原理。该原理直接利用电流互感器饱和前传变的暂态高频电流,使用小波提取相应频段暂态信号特征,对提取的信号特征进行相关分析,使用模糊集合对相关系数的隶属度综合评判进行选相。用该原理实现的选相装置可以配合基于暂态量的单端保护使用,具有超高速的特点,且不受过渡电阻、故障初始角及系统振荡的影响。对于三相换位不完全造成模量不平衡的情况也能进行正确选相。对某典型500 kV线路进行各种故障类型仿真,取得了满意的效果。     

适用于双馈机组风电场的故障电压序分量选相元件

针对双馈机组风电场弱馈特性以及暂态特性中含有转速频率分量的问题,通过分析风电系统背侧正、负序阻抗间的差异以及对故障电压序分量分布的影响,提出了一种基于故障电压序分量的选相方法。结合撬棒保护对故障电压序分量相位的影响,修正相位偏差角,使得该选相方法受风电场弱馈性及其风电系统背侧阻抗不稳定性影响较小。双馈机组风电场侧故障电压主要由电网电压支撑,频率偏差较小,该选相方法易于实现,且具有较大的选相裕度。运用PSCAD软件进行建模仿真,结果验证了该选相元件的有效性。     

发电机负序功率方向继电器动作分析

介绍了马鞍山第二发电厂发电机负序功率方向继电器在区外故障过程中的误动情况 ,通过分析该负序功率方向继电器的电原理图 ,而得到其动作特性。对比该负序功率方向继电器和纵向零序电压继电器所组成的匝间保护与传统的匝间保护接线方式的区别 ,因该负序功率方向继电器无常闭接点输出而不能起到传统匝间保护中的闭锁作用 ,但又按照传统匝间保护接线 ,因此造成了误动。根据问题所在提出了解决问题的方法     

负序保护在低压隔爆电动机综合保护中应用

通过分析低压隔爆电动机的主要故障类型,针对不对称性短路故障和断相故障提出了采用负序保护原理进行保护的方案。从电源电压严重不平衡故障、断相故障和两相短路故障三方面介绍了负序保护方案设计;采用滤序算法对采样得到的瞬时值进行处理得到序分量;并通过试验方法模拟了发生不对称性短路故障及断相故障时产生的负序电流,试验所得到的实测值和要求值基本吻合,从而验证了保护方案的正确性。将负序保护应用于低压隔爆电动机综合保护中,不仅可以降低保护装置的成本,还能提高保护装置的可靠性。     

快速工频量高频方向保护的新方案

本文针对相电压补偿方向元件的不足,提出了两种新型的方向元件－－负序电压补偿式方向元件和相电压故障分量补偿方向元件,通过大量的ＥＭＴＰ仿真验证了其优良性能,并在此基础上,提出了实现快速工频量高频方向保护的新方案,即：对于各种不对称故障采用负序电压补偿式方向元件,对于三相故障采用相电压故障分量补偿式方向元件,对于非全相状态下的故障采用和电压补偿式方向元件。     

A new principle for high resistance earth fault detection duringfast power swings for distance protection

The combined effects of a high impedance ground fault condition and a fast power swing condition cause the apparent impedance `seen' by power system distance protection schemes to vary over a wide range. Previous research work has shown that the detection and location of high impedance faults during power swings is very difficult. A new principle for high impedance fault detection during fast power swings is presented which overcomes these deficiencies. This method forms a part of a complete power swing relaying scheme and can be implemented on standard relaying hardware. Results are presented based on extensive simulation studies carried out on a typical 400 kV transmission system, using the Electromagnetic Transient program (EMTP)